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In液滴在GaAs(001)表面扩散行为的研究
2023年
量子点的物理与光电性质主要依赖于其尺寸及密度参数,而量子点的密度、高度等参数又控制着原子在衬底上的成核行为.本文采用液滴外延法在GaAs(001)表面生长金属In液滴,研究了In液滴的扩散运动与衬底温度和沉积速率之间的关系,研究发现,随着衬底温度的升高和沉积速率的降低,In液滴尺寸增大密度却降低.通过得到的实验数据,拟合关于In液滴密度与衬底温度和沉积速率的曲线,分析了量子环的生长机制,并根据原子的表面迁移行为,进一步分析其表面原子扩散机理.
赵梦秦黄泽琛蒋冲张丹懿唐锦程王一郭祥郭祥
关键词:衬底温度沉积速率量子环
富砷GaAs(001)-(2×4)重构表面光电发射性质
2022年
采用密度泛函理论计算了5种GaAs(001)-(2×4)重构表面的电子结构与光学性质,比较了不同GaAs(001)-(2×4)重构表面的表面能与功函数,分析了重构表面的能带结构和态密度.结果表明:β_(2)(2×4)重构表面最稳定,具有最小的功函数;重构表面处的电子向材料体内运动从而形成表面能带弯曲区;材料通过改变表面电子分布平衡偶极子产生的电势,从而消除偶极矩使表面稳定.最后分析比较了5种重构表面的吸收谱和反射谱,发现重构表面吸收系数与反射率小于体材料,透过率大于体材料,有利于光子透过表面从而激发体内电子.
鱼晓华金祖德
关键词:GAAS表面能态密度光学性质
Electron mobility anisotropy in (Al,Ga)Sb/InAs two-dimensional electron gases epitaxied on GaAs (001) substrates被引量:2
2022年
The electron mobility anisotropy in (Al,Ga)Sb/InAs two-dimensional electron gases with different surface morphology has been investigated.Large electron mobility anisotropy is found for the sample with anisotropic morphology,which is mainly induced by the threading dislocations in the InAs layer.For the samples with isotropic morphology,the electron mobility is also anisotropic and could be attributed to the piezoelectric scattering.At low temperature (below transition temperature),the piezoelectric scattering is enhanced with the increase of temperature,leading to the increase of electron mobility anisotropy.At high temperature (above transition temperature),the phonon scattering becomes dominant.Because the phonon scattering is isotropic,the electron mobility anisotropy in all the samples would be reduced.Our results provide useful information for the comprehensive understanding of electron mobility anisotropy in the (Al,Ga)Sb/InAs system.
Qiqi WeiHailong WangXupeng ZhaoJianhua Zhao
GaAs(001)薄膜的表面形貌相变和表面重构
2021年
从原子级平坦的GaAs(001)-β2(2×4)重构表面出发,结合Reflection High Energy Electron Diffraction(RHEED)衍射图像演变和不同尺度的Scanning tunneling microscope(STM)实空间扫描图像,获取GaAs(001)薄膜表面形貌相变和表面重构的重要信息,深入地研究GaAs(001)表面形貌相变和表面重构的相互促进关系。研究发现表面重构的变化是促使表面形貌发生相变的主要动力,单一表面重构组成的GaAs(001)表面形貌更容易处于有序平坦相,GaAs(001)表面预粗糙相则是由两种同类型或者重构原胞差异很小的表面重构交织混合形成,当表面由两种完全不同类型的表面重构交错混合形成时GaAs(001)表面形貌将进入粗糙状态。研究结果表明GaAs(001)表面重构是表面形貌发生相变过程的微观内在原因,而GaAs(001)表面形貌相变是表面重构发生变化的宏观外在体现。
刘雪飞吕兵罗子江王继红郭祥杨秀璋
关键词:GAAS(001)RHEEDSTM
基于液滴外延法的Al(In)纳米结构在GaAs(001)的形成机制
2021年
采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上同时沉积In、Al液滴形成纳米结构,利用原子力显微镜(AFM)对实验样品进行形貌表征,并通过X射线光电子能谱(XPS)与扫描电子显微镜分析In、Al组分比样品表面元素分布。实验结果显示,混合沉积后的表面InAlAs纳米结构密度随着In组分的降低而降低,而单个纳米结构的尺寸变大。SEM与XPS测试结果证明表面的In并没有因为衬底温度过高而全部偏析。根据实验结果推测,In&Al液滴同时沉积到表面形成InAl混合液滴。当液滴完全晶化后纳米结构中心出现孔洞,而产生这一现象的主要原因是液滴向下刻蚀。
王一李志宏李志宏杨晨丁召王继红罗子江
关键词:GAAS分子束外延
低温下GaAs(001)图形化衬底对In原子扩散机制的影响
2021年
通过预先制备的图形化衬底和液滴外延法的结合,利用固体源分子束外延在条纹构图的GaAs(100)衬底上生长InAs纳米结构。发现InAs量子点倾向于形成在靠近平台以及脊上或侧壁上,InAs量子点形貌的变化取决于图案化衬底上In原子受到的扩散限制。随着衬底温度提高和退火时间延长,沟壑底部的几乎所有InAs量子点都逐步消失,而在平台上生长并熟化。基于In原子在图形化衬底下GaAs的成核和扩散,发现了In原子在图形化GaAs表面优先在平台上成核并向上攀爬的机理。基于这个机制,系统讨论了退火时间,衬底温度以及Ehrlich-Schwoebel势垒对In原子在图形化表面的成核和扩散的影响。
王一丁召丁召罗子江王继红罗子江郭祥
关键词:INAS量子点
低温下InAs纳米结构在GaAs(001)表面形成机制的研究被引量:2
2021年
改变生长工艺、控制并调整液滴中原子扩散机制是对复杂纳米结构制备的关键途径,并且对基于液滴外延方法研究半导体纳米结构十分重要.本文在不同衬底温度,不同As压下在GaAs(001)上沉积相同沉积量(5 monolayer)的In液滴并观察其表面形貌的变化.原子力显微镜图像显示,液滴晶化后所形成的扩散"盘"且呈现一定的对称性.随着衬底温度的增高,圆盘半径逐渐扩大,扩散圆盘中心出现了坑.而随着As压的增高,所形成的液滴密度增加,以液滴为中心所形成的扩散圆盘宽度逐渐减小.基于经典的成核扩散理论对实验数据拟合得到:GaAs(001))表面In原子在[110]和[110]晶向上的扩散激活能分别为(0.62±0.01)eV和(1.37±0.01)eV,且扩散系数D_0为1.2×10^(-2)cm^(2)/s.对比其他研究小组的结果证实了理论的正确性.实验中得到的In原子的扩散激活能以及In液滴在GaAs(001)上扩散机理,可以为InAs纳米结构特性的调制提供实验指导.
王一王一杨晨丁召王继红杨晨罗子江
分子束外延生长过程中GaAs(001)表面铝液滴的扩散成核过程被引量:1
2021年
量子点的性质主要由其密度及尺寸参数控制,而原子在衬底上的成核运动又决定了量子点的密度、直径、高度等参数,因此研究原子的扩散成核过程对自组装制备量子点具有重要意义。本文通过分子束外延生长技术研究了GaAs(001)表面金属铝液滴的成核过程,发现衬底温度和金属铝沉积速率的变化直接影响了液滴的尺寸、密度以及形状等特征。根据经典成核理论分析GaAs(001)表面金属铝液滴空间分布与几何结构的演化规律,推导得出表面金属铝液滴密度与衬底温度、金属铝沉积速率的关系方程。在此基础上,进一步计算得出液滴形成过程中未成核态、临界成核态、成核态三种亚稳态所包含的最小原子数分别为1个、2个、5个。
蒋冲王一丁召丁召罗子江罗子江李耳士郭祥
关键词:分子束外延衬底温度沉积速率
晶化温度与砷压对Ga在GaAs(001)表面扩散限制的研究
2021年
采用液滴外延技术在平坦GaAs(001)表面上制备GaAs纳米环结构。利用原子力显微镜对其表面形貌进行表征,发现在As压保护下金属Ga液滴晶化过程中,液滴内Ga原子存在向外迁移和向下刻蚀两种扩散行为,且扩散行为均受到衬底温度和As压力大小的影响。其中As压主要影响Ga原子在表面横向扩散,而衬底温度主要影响Ga原子在纵向刻蚀扩散。根据量子环结构形貌演变趋势分析了圆盘半径ΔR、R_(p)与沉积量的关系,得出形成扩散盘的Ga临界沉积量为10 mL,并总结出采用降温结晶方式制备GaAs同心量子环的工艺方法。
王一丁召丁召罗子江罗子江李军丽郭祥
关键词:量子环分子束外延
Ⅲ族金属原子在GaAs(001)衬底的表面扩散及其纳米结构形成机制
Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米材料已经被广泛运用于光电子、微电子和量子通信等多个领域。基于液滴外延技术,许多量子结构(尤其是量子点与量子环)在实验上成功制备并被证明具有许多特有的优良性质,进一步拓展了Ⅲ-Ⅴ体系在未来新型量子器件领域...
王一
文献传递

相关作者

罗子江
作品数:172被引量:155H指数:7
供职机构:贵州财经大学信息学院
研究主题:GAAS STM 分子束外延 RHEED 液滴
丁召
作品数:141被引量:155H指数:7
供职机构:贵州省微纳电子与软件技术重点实验室
研究主题:GAAS STM 分子束外延 探针 MBE
郭祥
作品数:77被引量:39H指数:4
供职机构:贵州省微纳电子与软件技术重点实验室
研究主题:GAAS STM 分子束外延 扫描隧道显微镜 液滴
周勋
作品数:105被引量:275H指数:8
供职机构:贵州师范大学物理与电子科学学院
研究主题:RHEED MBE STM GAAS 分子束外延
王继红
作品数:23被引量:26H指数:3
供职机构:贵州大学大数据与信息工程学院
研究主题:GAAS 表面形貌 STM MBE AS