GeSi单量子环和单量子点的组分分布及其电学性质研究

摘要

GeSi量子点和量子环因其潜在的应用前景而引起了人们浓厚的研究兴趣。扫描探针显微镜(SPM)因其能够表征纳米尺度的物理性质而被开始用于这类单量子结构的研究。本论文采用了SPM的多种实验手段研究了GeSi单量子环的组分分布及其电学性质和GeSi单量子点的组分分布及其对生长温度的依赖关系。首先，我们利用原子力显微镜(AFM)的原位定位技术结合选择性化学腐蚀的方法研究GeSi单量子环的组分分布。通过考虑浸润层的腐蚀高度，并对多个相同量子环的形貌变化进行原位观察分析，比较准确地得到了GeSi单量子环的组分分布。同时利用导电原子力显微镜(CAFM)研究了GeSi单量子环在腐蚀前后各个阶段的导电特性，发现不同组分的量子环始终是环形的电流分布，即量子环环形区域的导电性高于其他区域。因此我们提出了一个新的量子环导电机制，即GeSi量子环的导电分布与其形貌有关，与量子环组分分布关系不大。
　　其次，我们利用扫描开尔文显微镜(SKM)和扫描电容显微镜(SCM)研究了GeSi单量子环的表面电势分布和载流子浓度分布。SKM的结果表明环形区域的功函数大于其它区域，因而其与针尖形成的界面势垒高度低于其它区域，这与CAFM的结果是相符合的。而SCM的结果也表明量子环的环形区域的载流子浓度要高于其它区域。结合BPA腐蚀后的GeSi量子环（Ge组分小于5％）的CAFM、SKM和SCM结果，揭示了量子环的微结构对其电学性质的影响。
　　另外，我们还利用AFM的原位定位技术结合选择性化学腐蚀方法得到了在640℃和680℃这两种不同温度下生长的量子点的组分分布。结果发现在640℃下生长的量子点的组分分布是对称的，而680℃下生长的样品其金字塔形量子点的组分分布对称而穹形量子点的组分分布不对称。

目录

摘要

第一章 引言

§1．1 课题研究背景及意义

§1．2 本论文的结构安排

第二章 实验仪器原理与方法

§2．1 原子力显微镜(AFM)

§2．2 导电原子力显微镜(CAFM)

§2．3 扫描开尔文显微镜(SKM)

§2．4 扫描电容显微镜(SCM)

第三章 GeSi量子环的组分分布研究

§3．1 研究背景及意义

§3．2 样品制备和实验过程

§3．3 GeSi量子环的组分分布

§3．4 小结

第四章 GeSi量子环的导电性质研究

§4．1 引言

§4．2 实验

§4．3 GeSi量子环的CAFM结果与讨论

§4．4 小结

第五章 GeSi量子环的表面电势分布及载流子浓度分布研究

§5．1 引言

§5．2 实验过程简介

§5．3 量子环的SKM结果与SCM结果及讨论

§5．4 小结

第六章 GeSi量子点的组分分布研究

§6．1 引言

§6．2 样品准备与测试

§6．3 不同温度下的GeSi量子点的组分分布

§6．4 小结

第七章 总结与展望

参考文献

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