InAsGaAs量子点生长中应力分析.pdfVIP

V01．26 第26卷第3期 文山学院学报 No．3 2013年6月 JOURNALOFⅥ吧NSHANUNⅣERSrIY Jun．2013 InAs／GaAs量子点生长中应力分析 杨园静1’2，涂洁磊2，李雷2一，姚丽2’4 (1．文山学院数理系。云南文山663000； 2．云南师范大学太阳能研究所，云南昆明650092； 3．楚雄师范学院物理与电子科学系，云南楚雄675000； 4．大理学院电子工程及自动化系，云南大理671000) 认为，InAs／GaAs量子点生长形貌和特性受生长环境条件和生长条件影响。其中，客观、不可改变的外延层 与衬底晶格常数、生长台面、超晶格结构等环境条件对量子点生长最为重要。这些环境条件通过生长应力， 决定了量子点生长中的有序成核、生长、合并，直至出现缺陷的多晶体生长，其作用贯穿整个量子点生长过程。 关键词：InAs／GaAs量子点；SK模式生长；量子点生长因素；应变作用；量子点叠层电池 中图分类号：TB383 文献标识码：A 在理想量子点生长中，首先，浸润层中出现弹 层生长面应力；生长时，调节应变层In和Ga的组分， 性变形的应力生长，最终形成了共格和无缺陷的小 通过改变晶格常数，调节对外延应力。 岛，即量子点。影响量子点生长的因素包括环境条 1 量子点生长中的应变作用 件和生长条件。环境条件是指客观的、不可改变的 作用，如外延层与衬底晶格常数、超晶格结构、生 1．1 长台面偏角、衬底掺杂剂等，这些条件决定了生长 分析 过程中外延层所受到应变作用，决定了量子点的生 1．1．1 应变决定量子点的形貌 长形貌和特性；生长条件主要指生长温度、生长速 率、V，Ⅲ比和盖层制作等可以调节或改变的因素， 和MOCVD进行生长。标准生长面上，在未生长盖 它们通过外延层的表面能、扩散能等，实现对量子 层时，更多报道为两种形状：(1)最多是金字塔(或 点生长形貌进行作用…。 近似)形量子点[引，有特定的侧面晶面和基座取向； (2)透镜形量子点，没有特定的晶面[引。 InAs(1nGaAs)／GaA系统中，InAs和GaA的 晶格常数分别为6．058和5．653nm，失陪度小于7％，分析认为：在理想周期性应变场引导下，结构 原子按系统能量最小进行排列，InAs形成了有序的 属于典型的SK模式生长。研究表明，外延层InAs 受到应变作用，决定了外延层生长从二维(2D)层应力积蓄和变形生长，呈现出金字塔形分布。对于 状生长向三维(3D)岛状生长转变及临界厚度；应透镜形或截顶金字塔形量子点，可以从生长条件偏 力决定了量子点的有序生长；还决定了从岛状无缺 离理想条件，以及高温生长下InAs中In的扩散进 陷生长到出现缺陷生长的应力积累过程，最终产生 行分析得出。在制作盖层后量子点，没有金字塔和 缺陷，以释放应力，转变为多晶生长。 明确的形貌报道，以及InAs中的In和衬底(缓冲层) 量子点生长中，外延层生长所受应变作用十分 GaAs中的Ga之间的相互扩散，以及长时间高温退 复杂，导致量子点的形貌各不相同，应变作用贯穿 火，量子点特性减退等试验中得到验证。 了生长的整个过程。外延层对量子点应变作用调节， 1．1．2 应变决定核的有序分布和量子点临界厚度 主要通过两方面来实现：调节生长面，改变