砷化物半導體MBE原位脈沖激光表面輻照的研究.pdf

1、以GaAs為襯底的砷化物異質外延器件在半導體光電、微電子、量子調控等領域有著重要的應用前景。通過自組織生長方式獲得的低維量子結構的顯示出優(yōu)越的光電性質，其最主要的應用是InAs/GaAs量子點器件。為了克服自組織生長量子點成核位置隨機、以及生長尺寸不均勻的缺點，通常方法是制備圖形化襯底外延生長有序量子點結構，制備過程中不免引入缺陷和雜質，影響量子點的光電性能。
　　我們通過多光束激光干涉原位輻照圖形化誘導生長的有序量子點，不引入雜

2、質和晶格缺陷。本論文以分子束外延(MBE)生長InAs/GaAs(100)，過程中導入單光束納秒脈沖激光，對GaAs和InAs浸潤層表面進行輻照，實現(xiàn)生長過程中的原位調控。
　　在對GaAs(100)表面的激光原位輻照研究發(fā)現(xiàn)，紫外脈沖激光輻照GaAs表面會引起As原子大量脫附，在表面形成富Ga結構，脫附效率隨著脈沖激光能量的增加而增加。通過反射高能電子衍射觀察到表面再構由2×4變?yōu)?×2，并在富As的環(huán)境下逐漸恢復到穩(wěn)定的2×4

3、再構，恢復過程隨著激光能量密度增加恢復曲線發(fā)生變化。在多脈沖激光作用下，Ga原子聚集成Ga滴結構，在退火過程中由于Ga滴的液相外延和納米自鉆孔效應在表面形成深度低于GaAs襯底表面的納米環(huán)。
　　在量子點生長過程中，利用脈沖激光輻照浸潤層發(fā)現(xiàn)，浸潤層表現(xiàn)為表面原子層的明顯移除和出現(xiàn)較淺的納米孔洞結構。原子層脫附是由于光致電激發(fā)，且在高溫下In原子不穩(wěn)定，脫附的In原子作為缺陷復合中心加劇了原子層的脫附。由于激光輻照導致 In原子脫