导读:本文包含了分子束外延生长论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:外延,分子,薄膜,衬底,光谱,蓝宝石,探测器。
分子束外延生长论文文献综述
初嘉鹏[1]（2019）在《分子束外延生长AlGaN/GaN异质结与性能表征》一文中研究指出以GaN为代表的第叁代半导体材料在高频高压领域的应用远优于第一代和第二代半导体。而且由于自发极化和压电极化效应,第叁代半导体材料在AlGaN/GaN异质结界面会形成高浓度二维电子气,在高电子迁移率晶体管HEMT器件方面有非常大的应用前景。常见异质结外延手段有MOCVD、MBE和HVPE叁种方法,其中MBE相对于其他两种外延手段外延精度更高,温度更低,适合于生长超薄外延层。本文通过MBE外延蓝宝石基AlGaN/GaN异质结,主要研究成果如下:1.蓝宝石基AlGaN/GaN异质结结构包括GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN盖帽层。MBE外延势垒层时Ga源束流保持不变,通过控制Al源束流来控制势垒层组分,发现势垒层组分在0.247时异质结表现出二维电子气效应,室温(300K)最高迁移率为1020cm2/Vs。MBE外延插入层时通过控制插入层生长时间来控制插入层厚度,当插入层厚度在1.19nm时异质结二维电子气输运特性最好,低温迁移率最高为3836cm2/Vs。2.优化势垒层组分及插入层厚度等条件后的样品表征结果如下:(1)异质结势垒层精确组分为0.242。(2)材料表面粗糙度为0.441 nm,界面均方根粗糙度为0.335nm。(3)GaN缓冲层厚度为610nm,AlN插入层厚度为1.19nm,AlGaN势垒层厚度为20.2nm,GaN盖帽层厚度为6.13nm。(4)异质结体材料平均位错密度为2.2×109/c1cm2,其中平均刃型位错密度为3.7×108/cm2,平均螺型位错密度为1.8×109/cm2,材料中螺型位错起主要作用。异质结界面处位错密度为3.3×109/cm2,其中螺型位错密度为1.1×109/cm2,刃型位错密度为2.2×109/cm2,界面上刃型位错起主要作用。(5)从低温(5 K)到高温(865 K)二维电子气迁移率从3836 cm2/Vs降低到73.8cm2/Vs,载流子浓度从1.2×1013/cm2升高到9.2×1013/cm2。3.通过低温场Fang-Howard变分波函数建模分析六种散射机制对于异质结迁移率的影响,发现插入层厚度在2.5nm以内时MBE外延的异质结迁移率在从低温(5K)到高温(865K)变化范围内实验数据符合拟合结果。4.通过标准工艺制备HEMT器件。其中硅基HEMT器件最大饱和电流约为0.05A,对应膝点电压约为13V,开关比约为5000。阈值电压约为-3V,最大跨导约为13mS,关态漏电约为1.28mA。而蓝宝石基HEMT器件因漏电严重仅仅表现出栅控性能。由此提出改善蓝宝石基HEMT器件漏电方法是在衬底外延一层高阻GaN缓冲层以及优化台面隔离工艺。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-24）
赖柏霖[2]（2019）在《半金属Co_2FeAl超薄薄膜的分子束外延生长与静态磁性的研究》一文中研究指出半金属性的Heusler合金Co_2FeAl具有在费米面附近100%的自旋极化率、低的阻尼因子和高的居里温度等优势,使其在自旋电子学器件中有巨大的潜在应用价值。本工作运用分子束外延(MBE),成功地在单晶GaAs(001)衬底上外延生长出高质量的单晶Co_2FeAl薄膜,并对不同厚度的Co_2FeAl薄膜的自旋极化率和磁各向异性进行了研究。Co、Fe和Al分别使用电子束式和坩埚式蒸发源,通过标定得到各自蒸发速率与flux电流或温度的关系,调整叁者的蒸发速率使原子数之比为n(Co):n(Fe):n(Al)=2:1:1。我们通过原位反射高能电子衍射(RHEED)实时监控薄膜成晶情况,探究较适宜的生长温度。薄膜厚度通过生长时间来控制,制备了一批生长温度为250℃和300℃,厚度在12nm以下的超薄薄膜,利用原位自旋角分辨光电子谱(SARPES)和原位磁光克尔效应(MOKE)装置分别测量薄膜的自旋极化率与磁各向异性随薄膜厚度的依赖关系。我们还用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的原子有序性和表面平整度进行了表征。结果表明:(1)我们在GaAs(001)上外延生长出了单晶Co_2FeAl超薄薄膜,适宜的生长温度为200℃-300℃。实时RHEED衍射图案显示薄膜成岛状与层状混合模式生长,外延晶向为Co_2FeAl[110]||GaAs[110],Co_2eAl(001)||GaAs(001)。(2)Co_2FeAl超薄薄膜质量较高,测得了较高的自旋极化率。XRD谱中出现了强的Co_2FeAl(002)峰与(004)峰,说明样品晶体结构为部分有序的B2相。通过SARPES测量得到样品的自旋极化率,最高为58%(±7%)。(3)在250℃生长的样品,其自旋极化率同厚度有强烈的依赖关系。当厚度从21uc降到6uc时,自旋极化率从58%(±7%)缓慢降低到46%(±5%),当薄膜厚度为2.5uc时进一步降低到29%(±2%)。(4)在MOKE测量中,250℃和300℃生长的样品都表现出强的单轴磁各向异性,但在300℃生长的超薄薄膜中观察到反常的交错磁滞回线。这来源于磁各向异性能在[110]与[100]范围内的低能量盆地和在[110]附近的非对称高势垒。此势垒可能来自于Co_2FeAl/GaAs界面Co-Ga键引起的局域化磁各向异性。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-20）
朱轩廷[3]（2019）在《稳态和亚稳态MnTe薄膜的分子束外延生长及光谱学性质》一文中研究指出碲化锰(MnTe)具有砷化镍(NiAs)型和闪锌矿(Zinc-blende,ZB)型两种典型晶体结构,其中,六角NiAs型MnTe(Hex-MnTe或H-MnTe)以热力学稳定相存在,而闪锌矿型MnTe(ZB-MnTe)是一种热力学不稳定的亚稳相结构。上述两种结构的碲化锰晶体均为具有反铁磁交换磁序结构的磁性半导体材料,其奈尔转变温度(TN)分别为310 K(H-MnTe)和50-70 K(ZB-MnTe)。砷化镍型MnTe以Mn/Te/Mn/Te六角密堆的方式沿c轴方向堆迭。在与c轴相垂:直平面内,Mn原子的磁矩方向一致,表现为铁磁性;而沿着c轴方向,相邻Mn原子层的磁矩方向相反,形成反铁磁颗合,从而导致Hex-MnTe材料表现出反铁磁性。由于这种独特的磁结构,Hex-MnTe表现出丰富的磁性和磁输运性质,如磁各向异性和磁阻各向异性等效应。研究表明,与体材料不同,薄膜形态的Hex-MnTe呈现铁磁交换作用,而且,随着薄膜厚度的减小,Hex-MnTe中的半导体特性会转变为金属特性。闪锌矿型MnTe是为数极少的海森堡反铁磁体,其独有的磁结构会使体系呈现出磁化台阶、自旋玻璃态、中子非弹性散射、单磁振子散射以及巨磁光效应等特性。ZB-MnTe为热力学不稳定的亚稳态结构,只能以非平衡态的方式实现制备。不同于其它的硫系锰化合物,ZB-MnTe为典型的宽带隙半导体,其光学带隙约为3.4 eV,因而也是研究Mn2+中d-d多能级跃迁行为(其跃迁能量高于2 eV)的理想体系。本论文中,我们采用分子束外延技术实现了稳态和,亚稳态两种MnTe单晶薄膜的制备。通过RHEED、XRD、AFM以及HRTEM等表征和分析手段,研究了薄膜表面、界面、晶体结构、应力状态以及外延关系等薄膜结构性质。采用拉曼光谱和光致发光光谱技术分别研究了 H-MnTe的声子振动特性以及ZB-MnTe中Mn2+3d轨道电子的多能级跃迁行为。文的主要研究内容和研究结果如下:一、在具有不同形貌的InP(111)衬底上外延生长MnTe薄膜,发现在InP(111)衬底平整表面(均方根粗糙度(RMS)约0.5 nm)获得的外延薄膜具有六角NiAs结构,而在粗糙表面(RMS～1-2 nm)获得的外延薄膜具有立方闪锌矿结构。H-MnTe/InP异质外延结构界面平整清晰,H-MnTe与InP衬底之间存在着(001)H-MnTe||(111)InP,[210]H-MnTe ‖[110]InP和[010]H-MnTe‖[112]InP的外延关系。ZB-MnTe/InP异质外延结构之间为“锯齿状”连接结构,薄膜表面也呈现出起伏的岛状结构,这可能源于InP衬底粗糙表面局部晶格取向影响了MnTe薄膜的形成能,从而诱导亚稳态MnTe单晶薄膜的形成。ZB-MnTe薄膜与InP衬底之间存在(111)ZB-MnTe‖(111)InP,[110]ZB-MnTe ‖110]InP,[112]ZB-MnTe‖[112]InP的外延构型关系。二、通过拉曼散射谱研究了H-MnTe薄膜中的各声子振动模,发现当温度低于TN时,E4能级的拉曼峰的峰位、强度和半峰宽均偏离非简谐振动模型,表明H-MnTe中可能存在自旋-声子耦合作用。根据E2g声子振动模频率随温度的变化关系,我们推算出E2g能级的自旋-声子耦合强度约为-0.16 cm-1。此外,拉曼谱中268.8 cm-4和345.8 cm-4处散射峰的出现,表明体系中存在,园因自旋翻转引起的二磁振子散射(two magnons scattering)行为,可能分别源于Mn2+ 最近邻和第叁近邻Mn2+之间的磁交换作用。叁、通过变温光致发光谱获得了 ZB-MnTe薄膜中Mn2+ 3d轨道电子多能级跃迁的发光特性。光谱分析表明,位于1.715 eV和2.113 eV的发光峰分别对应于ZB-MnTe中位于八面体和四面体中心的Mn2+ 3d轨道电子由低激发态4T1g(4G)和471(4G)至基态6A1(^S)的辐射跃迁,由于电声耦合作用,发光峰位随温度升高向高能方向移动,对应的声子能量分别为~21 meV和~42 meV。位于2.393 eV的发光则是来源于Mn2+3d轨道电子高激发态4T2(4G)至基态6A1(6S)的辐射跃迁,发光峰的峰位和强度均未随温度的变化而变化,表明高激发态至基态的跃迁是高度局域化的。此外,位于1.542 eV的发光来源于受到缺陷或者杂质干扰的Mn2+态,而1.602 eV处的发光则来源于与磁振子相互作用的微扰Mn2+态。随温度升高,这两个发光峰的峰位均向低能方向移动,强度均呈现指数衰减。四、在大晶格失配钙钛矿结构STO(001)衬底上外延获得了具有立方闪锌矿结构的亚稳态MnTe单晶薄膜。所制备ZB-MnTe薄膜沿其[111]晶向生长,'薄膜与STO衬底之间存在(111)ZB-MnTe||(001)STO;[110]ZB-MnTe||[100]STO;[112]ZB-MnTe ||[010]STO的结晶学关系。沿薄膜的[111]方向,ZB-MnTe,呈现出十二重对称性,构型分析表明,薄膜中可能存在四种类型的畴结构。在薄膜生长的最初阶段,由于STO(001)衬底表面形成了一层厚度为1-2 nm的超薄“赝晶层”,使得随后的薄膜生长不再受大失配衬底的应力束缚,该过程具备明显的“顺从外延”生长机制的特点。(本文来源于《华东师范大学》期刊2019-05-06）
谷明辉[4]（2019）在《锑烯的分子束外延生长及性能表征研究》一文中研究指出作为近年来备受关注的二维材料之一,锑烯具有不同于体块材料的独特性质,比如可被双轴拉应力调控的带隙宽度和间接带隙到直接带隙甚至拓扑绝缘体的转换,以及较高的电子迁移率和室温下稳定的化学性质等。目前已经有许多理论和实验工作聚焦于锑烯的生长和性能表征,但因其制备和表征难度较大,故进展比较缓慢。本论文主要通过分子束外延的生长方式,选用蓝宝石衬底以及Si(111)衬底,通过控制锑源炉的温度来控制所使用的锑小分子(Sb2或Sb4两种)以及控制生长温度等方式,对制备大面积且表面均匀的锑烯进行了一系列的尝试,并第一次报道了非极性衬底上获得的微米级锑烯。在生长之前我们通过对蓝宝石衬底及硅衬底进行了预处理,以保证其表面的清洁度及平整度;生长过程中尝试改变生长条件(如衬底温度,锑源炉温度、衬底处理条件等)以探究最适合锑烯生长的条件:生长完成后通过AFM及XRD、Raman等手段的表征,判断所得到的样品是由锑与锑烯两种构型所构成的,光致发光光谱数据表明其含有约1.7eV的带隙,测量其电学性质可知其电子迁移率可高达70cm2/V·s以上,在5～25μm红外波段有较强的吸收峰。通过测量在空气中放置一年后的样品形貌,也可知其化学稳定性较好。除此之外,通过控制生长温度,在硅衬底上我们也生长出了起伏度2nm以下的锑及锑烯薄膜。本论文不采用缓冲层或表面活性剂等辅助生长方式,通过选择工业上制备体系成熟且成本低的衬底,以探究在其上直接尝试锑烯生长的可能性,从而为锑烯的电学性质、光学性质表征和由基础研究走向实际应用、由实验室走向工业生产铺平道路,可为之后的锑烯生长及范德华外延的深入研究提供参考价值。随着生长条件的优化及相关表征技术的发展,之后锑烯的研究会越来越成熟,从而实现大规模应用。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
杨航[5]（2019）在《锗锡薄膜的分子束外延生长与GaAs基集成光电器件研究》一文中研究指出在过去的几十年中,IV族半导体光电子器件在光电子集成,高速光通信和高速信号处理方面有着广泛的应用。Ge被认为是基于Si的光电探测器中最佳的候选材料。由于Ge薄膜外延生长技术的突破促使Si上Ge薄膜光电探测器的进步。Ge能带间接带隙小于直接带隙,所以Ge是间接带隙半导体,在光学应用中相对受到限制。为了克服这一困难,合成高质量的GeSn合金引起了人们极大的兴趣。Sn的添加可以降低直接带隙,并且可以通过控制Sn的含量实现吸收红外光波长的可调性,因此GeSn材料在红外光电探测方向有很好的应用前景。在如何制备更高质量GeSn薄膜的研究中,本文在两个方面做了改良。第一,选择GaAs作为基片,GaAs的晶格常数和Ge晶胞尺寸仅相差0.1%,这导致GaAs上的Ge缓冲层中穿透位错的密度远远小于Si上Ge缓冲层。从而大大降低了Ge缓冲层渗入GeSn薄膜中的延伸结构缺陷,从而减少了Sn的表面偏析和塑性松弛。第二,尝试制备叁维外延结构的GeSn薄膜,大多薄膜光电探测器的都是二维平面结构的,制备叁维外延结构的薄膜光电探测器可以改良二维结构的薄膜光电探测器的性能。本文尝试制作了二维结构的GaAs-GeSn薄膜PIN型光电探测器,研究了表面形貌特征、X射线衍射性能、X射线光电子能谱特性、拉曼光谱特性、红外光谱吸收特性和光电特性等性能。对于GaAs-GeSn薄膜的最佳生长条件、PIN结的纵向结构设计和制作,本文做了详细的研究:Sn组分对薄膜性能的影响,通过半导体光刻、刻蚀等流程制作探测器,测试了器件的伏安特性曲线及On-Off曲线,研究了Sn组分对及光电探测器性能的影响。最后,本文尝试制备了叁维外延结构的GaAs-GeSn薄膜PIN型光电探测器,研究了薄膜的扫描电子显微图、拉曼光谱特性、红外光谱吸收特性和光电特性等性能。本文探究了叁维外延结构GaAs-GeSn薄膜的阵列深度对薄膜及其光电探测器性能的影响。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
[6]（2018）在《日本东京大学首次通过分子束外延法实现了在硅上生长砷化镓量子点激光器有助于推动下一代计算的发展》一文中研究指出来自日本东京大学的研究团队声称首次实现了在硅衬底砷化镓(GaAs)量子点(QD)激光器中电泵激1.3μm砷化铟(InAs)的材料生长工艺,该砷化镓衬底是利用分子束外延技术(MBE)直接生长在同轴(001)硅衬底上的。传统方法沿硅001轴生长通常从金属有机化学沉积(MOCVD)技术开始,继而生长分子束外延量子点层。实现分子束外延技术的替代技术包括切割衬底以防止(本文来源于《半导体信息》期刊2018年03期）
崔晓然[7]（2018）在《分子束外延生长InAs/AlSb二维电子气结构》一文中研究指出随着半导体产业的发展,依照摩尔定律,集成电路的器件尺寸越来越小,密度也越来越高。由于电源电压并没有随着器件的尺寸降低,造成严重的功耗问题。目前应用最为广泛成熟的Si基器件及电路无法完全满足不同功能模块的高性能需求。为了能够在低电压与低功率下仍然拥有优秀的器件特性,以高电子迁移率材料作为器件的沟道材料是未来器件发展的一个重要方向。因此,我们将目光聚焦在新材料体系下的性能更高的器件和电路模块。在所有可能的新材料中,III-V族化合物半导体被视为最具潜力的材料之一。在研究较为成熟的III-V族化合物半导体材料中,InAs材料具有迁移率高、载流子饱和漂移速度大等优势,但因为缺少晶格匹配的半绝缘衬底等原因,InAs沟道的高电子迁移率晶体管的材料外延仍有待于研究;此外Si与InAs之间超大的晶格失配也一直是阻碍硅基InAs沟道材料器件发展的障碍。为了解决上述材料外延的问题,本文主要叙述了如何利用分子束外延设备(MBE),在GaAs半绝缘衬底上外延生长InAs/AlSb高电子迁移率晶体管材料样品。并且,还在Si衬底上成功地外延生长了InAs/AlSb量子阱结构,为之后的器件制作及异质集成电路的研究打下了基础。在GaAs基InAs/AlSb高电子迁移率晶体管材料外延的研究中,本文开展了以下工作:(1)生长温度和V/III比对于AlGaSb缓冲层的影响,通过一系列对比试验确定了缓冲层的最佳生长温度和最佳V/III比。(2)在InAs/AlSb量子阱的生长实验中,通过对比测试,并且使用原子力显微镜(AFM)和霍尔测试(Hall Measurement)等手段,解决了InAs沟道和AlSb势垒层中InSb界面厚度、AlSb隔离层厚度等问题。最终,在GaAs半绝缘衬底上外延生长了电子迁移率为20500 cm~2/V·s,载流子浓度为2.3×10~(12) cm~(-2),表面RMS值为1.27nm的材料样品,为以后的晶体管器件的制作提供了材料。在Si衬底上外延生长的InAs/AlSb量子阱结构的研究中,分别取得了如下成果:(1)采用两步法,直接在[1 0 0]晶面偏[1 1 0]晶面4°倾角的Si衬底上生长两层InAs材料得到的样品的电子迁移率为3600 cm~2/V·s。通过对比样品组,发现第二层InAs的生长温度对于材料的整体质量影响较大。并分析认为,这是因为在升温到第二层InAs的生长温度的过程对于第一层InAs材料是一种退火过程,这一退火过程减少了第一层InAs材料中由于超大晶格失配所引入的贯穿型位错,使得生长第二层材料时有了较为良好的基础。在加入退火步骤后,生长得到的InAs材料的电子迁移率提升为了4640 cm~2/V·s,验证了上述猜想;(2)将GaAs基InAs/AlSb高电子迁移率晶体管的结构移植到Si衬底上。在生长InAs/AlSb量子阱结构前,首先生长AlGaSb缓冲层。通过引入AlGaSb缓冲层,得到了电子迁移率为5400 cm~2/V·s的样品,样品表面形貌也得到了改善;(3)在引入GaAsSb/AlGaSb缓冲层并且使用MEE生长方式首先在Si衬底表面外延生长了3 nm的GaAs材料的条件下,得到了电子迁移率为10200 cm~2/V·s的InAs材料,为Si上异质外延Ⅲ-Ⅴ族材料提供了坚实的基础。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-06-01）
叶佳佳[8]（2018）在《Ge_xSi_(1-x)薄膜在Si上的低温分子束外延生长及性能表征》一文中研究指出硅和锗是被大家所熟知的一种半导体材料,是目前主导整个微电子工业的基石材料。锗硅合金在光电、探测、热电、高速器件等半导体器件领域,以及作为连接叁五族材料、GeSn合金和硅基材料的纽带等方面都具有重要的研究价值。然而,因为硅和锗之间较大的晶格失配度(4.2%),如何在硅衬底上生长出晶格质量较好,表面较平整的锗硅薄膜甚至纯锗,一直是外延生长中的挑战。本论文的主要研究内容为:利用分子束外延技术,在Si(100)衬底上外延生长覆盖全组分的Ge_xSi_(1-x)(0<x≤1)薄膜,系统的研究了生长温度,组分,厚度等对薄膜性质的影响。并在这个基础上,生长了 Ge_xSi_(1-x)/Si的异质结构。此外,我们还研究了原位退火和非原位退火对样品的影响。主要研究成果总结如下:(1)发现了低温生长条件下(100-400℃)可以实现Ge_xSi_(1-x)(0<x≤1)薄膜在Si(100)衬底上的直接外延,特别是高锗含量的Ge_xSi_(1-x)薄膜。(2)优化了外延生长条件,在Si(100)衬底上生长出了全组分的Ge_xSi_(1-x)(0<x≤1)薄膜,X射线衍射显示薄膜的晶体质量较好,原子力显微镜表征显示表面平整,随着锗组分变大,薄膜的弛豫度随之变大。(3)X射线衍射倒易空间研究发现,组分相同的薄膜,随着厚度逐渐变大,薄膜的弛豫程度在逐渐变大,表面粗糙度也逐渐变大。对于特定组分的样品,比如x=0.67时,同一样品内部弛豫程度不同,但是可以通过原位退火使得样品内的弛豫程度趋于一致。(4)Si(100)衬底上外延获得的Ge_xSi_(1-x)薄膜的弛豫临界厚度可以通过降低生长温度提高。(5)生长出了晶格质量较好,且界面清晰的Ge_xSi_(1-x)/Si异质结构。(6)退火研究发现,合适的退火条件利于样品的弛豫或使样品内弛豫程度趋于一致,但是需要通过产生缺陷和位错来释放应力,从而使得样品的表面起伏度稍有变大。500-600℃是我们生长的纯锗样品在氮气氛围保护下退火的极限温度。综上所述,本论文系统的研究了 Si(100)衬底上Ge_xSi_(1-x)(0<x≤1)薄膜的外延生长,成功的制备出了覆盖全组分(0<x≤1)的Ge_xSi_(1-x)薄膜,并对其弛豫程度和调控手段进行了研究。这个工作为接下来Si上集成GeSn合金以及Ⅲ-Ⅴ族半导体提供了重要的材料平台。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-17）
陈启明[9]（2018）在《In(Ga)N基纳米线结构的分子束外延生长及物性分析》一文中研究指出InGaN基半导体材料作为第叁代直接带隙半导体材料的代表,并且发光波长从可见光到近红外连续可调,是制备固态光电器件、微波功率器件、电力电子器件优良的材料。但InGaN材料通常外延在异质衬底上,较大的晶格失配和热失配导致InGaN基材料晶体质量下降,位错和缺陷密度较高。而InGaN基纳米线结构具有更低的维度和更高的量子限制作用,可以有效的降低InGaN材料的位错密度,并在纳米线内部形成更高的内量子效率。此外,量子点耦合纳米线结构中,纳米线可以对量子点形成有效的量子限制作用,这种结构在纳米LED,纳米激光、单光子源领域都有广泛的应用,但都限于可见光波段的研究,对1.55μm通信波段的研究相对较少。纳米线材料的生长及物性表征是制备纳米器件的基础,本文利用等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)生长方式,针对中心发光波长在1.55μm波段,分别利用自上而下方法和自下而上方法制备了量子点耦合纳米线结构;并对自组装InGaN/GaN纳米线异质结材料的形貌特征、晶体结构、光学性质进行了相应的研究,具体研究内容和研究结果如下:1.针对1.55μm通信波段,运用MBE生长获得了表面平整的量子阱厚度在2~4个原子层的单量子阱薄膜材料,其中量子阱为高In组分InGaN,势垒为低In组分InGaN。PL结果表明量子阱发光在1.55μm波段附近。首先运用MBE手段在GaN模板衬底上分别生长了InN/In_(0.9)Ga_(0.1)N单量子阱结构和In_(0.9)Ga_(0.1)N样品,常温PL测试结果表明,单量子阱样品比In_(0.9)Ga_(0.1)N样品多了一个峰,但是峰位在1.498μm。为了实现量子阱在1.55μm附近的发光,进一步设计生长了量子阱厚度为两个原子层的InN/In_(0.88)Ga_(0.12)N单量子阱结构,TEM结果证明量子阱的厚度在2~4个原子层,量子阱界面间的互扩散导致了量子阱厚度的波动。光致发光测试结果表明量子阱发光在1.559μm,为后续自上而下制备周期排列的纳米线阵列提供了良好的基础。2.运用自上而下方法制备了短周期和长周期两种结构的量子点耦合InGaN纳米线阵列。首先运用纳米压印将短周期的纳米压印硬模板上面的图形转移到中间聚合物(IPS)软模板上,之后将IPS上的图形进一步转移到样品上,运用纳米压印和SiO_2做掩模的干法刻蚀技术,获得了周期为500 nm,直径为100 nm,高度为25 nm的量子点耦合InGaN纳米线阵列。为了进一步使量子点得到更好的量子限制,并且可以研究单根纳米线的发光特性,实验降低了纳米线的直径并且增大了纳米线阵列之间的间距,制备了长周期排列量子点耦合InGaN纳米线阵列结构。成功的实现了周期为3μm,平均直径为40 nm,高度为200 nm的纳米线阵列。单根纳米线的微区光致发光(μPL)结果表明单根纳米线中量子点的发光强度比之前的短周期纳米线更强,并且半峰宽更窄。实验证明缩小纳米线的直径,有利于释放晶格应力,增强内量子效率。并且单根纳米线中量子点的发光波长也成功的调制到1.55μm。3.研究了自组装InGaN/GaN纳米线异质结的生长及相关物性。通过生长“T”字状InGaN/GaN纳米线异质结结构,提高了InGaN的晶体质量,并且发现了In_(0.5)Ga_(0.5)N纳米线的相分离现象。首先通过研究发现V/III比为9时,GaN自组装纳米线形貌更好。之后研究了不同In组分InGaN/GaN纳米线异质结的形貌及物性。发现随着In组分的增高,InGaN的侧向外延严重,晶体质量变差。为了提高InGaN的质量,生长了“T”字状InGaN/GaN纳米线异质结结构,晶体质量得到提升,并且在此基础上对单根自组装InGaN/GaN纳米线异质结结构进行了物性表征,发现InGaN纳米线是核-壳结构。对单根纳米线的EDS表征及室温微区PL表征结果表明,单根In_(0.5)Ga_(0.5)N纳米线中出现了In的组分分离,分离的两个峰位范围在700 nm和852 nm。这样的单根纳米线有望在未来应用于量子存储领域。4.成功运用自下而上方法制备了自组装高In组分InGaN量子点耦合进低In组分InGaN纳米线的结构,单根纳米线中量子点发光波长在1.55μm波段附近。实验在GaN自组装纳米线上设计生长自组装InN量子点耦合In_(0.88)Ga_(0.12)N纳米线结构,InN的厚度设计为2个原子层。单根纳米线的TEM结果证明在InGaN纳米线中存在量子点结构,EDS结果证明中间的量子点不是纯的InN,而是更高In组分的InGaN。对单根纳米线行了室温微区PL测试,发现纳米线中量子点发光强度更强,半峰宽更窄,并且发光波长为1.555μm。相关实验结果为功能化发射特定波长的纳米线量子结构及器件的设计,奠定了坚实的基础。(本文来源于《长春理工大学》期刊2018-05-01）
肖勇[10]（2018）在《锗锡薄膜的分子束外延生长与光电探测器性能研究》一文中研究指出在过去几十年内,SiGe异质结的外延质量得到了长足的发展。然而,由于Si、Ge皆为间接带隙半导体,电子从价带跃迁是不能直接进入导带而需要额外的复合过程,这就降低了其光电器件的性能,限制了它们在光电器件中的应用。这时,一种新型的合金材料GeSn合金进入了大家的视野。硅基GeSn红外探测器由于其禁带宽度随Sn含量可变化,而且GeSn材料可以将载流子有效质量降低,从而能较大提升载流子迁移率,因而在高效光子器件、红外光电器件等方面有着比较大的适用范围。石墨烯是一种很有前景的超宽带光电探测器材料,其吸收光谱覆盖了整个紫外到远红外波段,由于石墨烯的无带隙结构使其载流子具有非常高的流动性。然而也正是由于其零带隙结构和弱的光吸收能力限制了其应用。因此,提高其光吸收能力就显得非常的重要了。如果能将石墨烯优点保留而克服掉其缺点,则能使其在光电领域发挥更强的作用。本文尝试制作了同用硅基的锗锡PIN型光电探测器和石墨烯/铋纳米柱异质结光电探测器,研究了表面形貌特征、光谱吸收特性和光电特性。对于GeSn薄膜的优化生长、PIN结的纵向结构设计和制作,本文做了详细的研究:研究了分子束外延温度条件对Sn组分的影响,通过半导体光刻、刻蚀等流程制作探测器,测试了薄膜的表面微观形貌和器件的I-V曲线及On-Off曲线。研究结果得到了光电流和暗电流大小比约100倍的光电探测器。在硅基石墨烯/铋纳米柱异质结光电探测器的设计方面,重点考虑了石墨烯能带打开的方法和铋纳米柱生长的方法。在测试方面,重点测试了纳米柱表面微观形貌和石墨烯在纳米柱上所受的应力大小,最后测试光电性能结果为和硅/石墨烯光电探测器相比,其暗电流减小了3到4个量级,光电流和暗电流的比率提升了30多倍。(本文来源于《电子科技大学》期刊2018-03-31）
分子束外延生长论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
半金属性的Heusler合金Co_2FeAl具有在费米面附近100%的自旋极化率、低的阻尼因子和高的居里温度等优势,使其在自旋电子学器件中有巨大的潜在应用价值。本工作运用分子束外延(MBE),成功地在单晶GaAs(001)衬底上外延生长出高质量的单晶Co_2FeAl薄膜,并对不同厚度的Co_2FeAl薄膜的自旋极化率和磁各向异性进行了研究。Co、Fe和Al分别使用电子束式和坩埚式蒸发源,通过标定得到各自蒸发速率与flux电流或温度的关系,调整叁者的蒸发速率使原子数之比为n(Co):n(Fe):n(Al)=2:1:1。我们通过原位反射高能电子衍射(RHEED)实时监控薄膜成晶情况,探究较适宜的生长温度。薄膜厚度通过生长时间来控制,制备了一批生长温度为250℃和300℃,厚度在12nm以下的超薄薄膜,利用原位自旋角分辨光电子谱(SARPES)和原位磁光克尔效应(MOKE)装置分别测量薄膜的自旋极化率与磁各向异性随薄膜厚度的依赖关系。我们还用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的原子有序性和表面平整度进行了表征。结果表明:(1)我们在GaAs(001)上外延生长出了单晶Co_2FeAl超薄薄膜,适宜的生长温度为200℃-300℃。实时RHEED衍射图案显示薄膜成岛状与层状混合模式生长,外延晶向为Co_2FeAl[110]||GaAs[110],Co_2eAl(001)||GaAs(001)。(2)Co_2FeAl超薄薄膜质量较高,测得了较高的自旋极化率。XRD谱中出现了强的Co_2FeAl(002)峰与(004)峰,说明样品晶体结构为部分有序的B2相。通过SARPES测量得到样品的自旋极化率,最高为58%(±7%)。(3)在250℃生长的样品,其自旋极化率同厚度有强烈的依赖关系。当厚度从21uc降到6uc时,自旋极化率从58%(±7%)缓慢降低到46%(±5%),当薄膜厚度为2.5uc时进一步降低到29%(±2%)。(4)在MOKE测量中,250℃和300℃生长的样品都表现出强的单轴磁各向异性,但在300℃生长的超薄薄膜中观察到反常的交错磁滞回线。这来源于磁各向异性能在[110]与[100]范围内的低能量盆地和在[110]附近的非对称高势垒。此势垒可能来自于Co_2FeAl/GaAs界面Co-Ga键引起的局域化磁各向异性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
分子束外延生长论文参考文献
[1].初嘉鹏.分子束外延生长AlGaN/GaN异质结与性能表征[D].南京大学.2019
[2].赖柏霖.半金属Co_2FeAl超薄薄膜的分子束外延生长与静态磁性的研究[D].南京大学.2019
[3].朱轩廷.稳态和亚稳态MnTe薄膜的分子束外延生长及光谱学性质[D].华东师范大学.2019
[4].谷明辉.锑烯的分子束外延生长及性能表征研究[D].南京大学.2019
[5].杨航.锗锡薄膜的分子束外延生长与GaAs基集成光电器件研究[D].电子科技大学.2019
[6]..日本东京大学首次通过分子束外延法实现了在硅上生长砷化镓量子点激光器有助于推动下一代计算的发展[J].半导体信息.2018
[7].崔晓然.分子束外延生长InAs/AlSb二维电子气结构[D].西安电子科技大学.2018
[8].叶佳佳.Ge_xSi_(1-x)薄膜在Si上的低温分子束外延生长及性能表征[D].南京大学.2018
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[10].肖勇.锗锡薄膜的分子束外延生长与光电探测器性能研究[D].电子科技大学.2018
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