液滴外延自组织GaAs纳米结构

介绍了利用液滴外延法在晶格匹配体系AlGaAs/GaAs上自组织生长几种GaAs纳米结构.实验证实Ga液滴的形貌随晶化温度和As束流的不同而发生变化,形成一些有趣的GaAs纳米结构,如量子点、量子单环、量子双环、耦合量子双环和中国古币形状等.本文对这些纳米结构的生长机制进行了讨论.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果. 作者在GaAs μm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术.而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果.作者在GaAsμm级别网形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下最子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

低落曙GaAs外延层上生长InAs量子点的研究

利用退火技术,实现了在低温ＧａＡｓ外延层上ＩｎＡｓ量子点的生长。透射电镜（ＴＥＭ）研究表明,低温ＧａＡｓ外延层上生长的ＩｎＡｓ量子点比通常生长的ＩｎＡｓ量子眯明显变小,且密度变大,认为是由于低温ＧａＡｓ中的点缺陷以及Ａｓ沉淀引起的：点缺陷释放了部分弹性能,使得量子点变小,而Ａｓ沉淀可能是量子点密度变大的原因。在光致发光谱（ＰＬ）上,退火低温外延层上生长的量子点的发光峰能量较高,且半高宽变窄。     

纳米量子点结构的自组织生长

所谓自组织生长纳米量子点 ,是具有较大晶格失配度的两种材料 ,依靠自身的应变能量 ,并以 Stranki- Krastanov(S- K)生长模式 ,在衬底表面上形成的具有一定形状、尺寸和密度的自然量子点结构。文中主要介绍了量子点自组织生长的基本原理、几种不同类型量子点的自组织生长及其光致发光特性。     

自组织InAs／GaAs岛状结构生长停顿研究

报道了自组织生长ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ岛状结构生长停顿的研究结果．在完成ＩｎＡｓ岛生长以后，引入不同时间的停顿，然后再淀积ＧａＡｓ盖层，将导致ＩｎＡｓ岛光致发光峰蓝移，发光谱线变宽，同时发光强度减弱．透射电子显微镜分析表明在这种结构中出现了失配位错，在其附近应变得到部分弛豫，成为ＩｎＡｓ材料的俘获陷阱．随着停顿时间加长，ＩｎＡｓ岛密度降低，尺寸变小，光致发光谱发生相应变化．     

1.3μm自组织InGaAs/InAs/GaAs量子点激光器分子束外延生长

报道了分子束外延生长的1.3μm多层InGaAs/InAs/GaAs自组织量子点及其室温连续激射激光器.室温带边发射峰的半高宽小于35meV,表明量子点大小比较均匀.原子力显微镜图像显示,量子点密度可以控制在(1～7)×1010cm-2范围之内,而面密度处于4×1010cm-2时有良好的光致发光谱性能.含有三到五层1. 3μm量子点的激光器成功实现了室温连续激射.     

InAs/GaAs自组织量子点激发态的激射

将覆盖层引入生长停顿的量子点结构作为激光器有源区来研究量子点激光器受激发射机制 .由于强烈的能带填充效应 ,光致发光谱和电致发光谱中观察到对应于量子点激发态跃迁的谱峰 ,大激发时其强度超过基态跃迁对应的谱峰 .最后激发态跃迁达到阈值条件 ,激射能量比结构相似但不含量子点的激光器低 ,表明量子点激光器中首先实现受激发射是量子点的激发态     

GaAs（331）A衬底上分子束外延生长自组织InAs纳米结构形貌演化机制

采用分子束外延方法在GaAs(331)A高指数衬底上制备自对齐InAs量子线(QWR)或者三维(3D)岛状结构。InAs量子线(QWR)选择性生长在GaAs层的台阶边缘。通过原子力显微镜(AFM)仔细研究了InAs纳米微结构的表面形貌,发现不同的生长条件如衬底温度、生长速率和InAs层厚度等,对InAs表面形貌有很大的影响。低温更容易导致线状纳米微结构的形成,而高温更利于3D岛状结构形成。表面形貌的转变归结于表面能同应变能之间的竞争。     

1.3μm自组织InGaAs/InAs/GaAs量子点激光器分子束外延生长

报道了分子束外延生长的1.3μm多层InGaAs/InAs/GaAs自组织量子点及其室温连续激射激光器.室温带边发射峰的半高宽小于35meV,表明量子点大小比较均匀.原子力显微镜图像显示,量子点密度可以控制在(1～7)×1010cm-2范围之内,而面密度处于4×1010cm-2时有良好的光致发光谱性能.含有三到五层1. 3μm量子点的激光器成功实现了室温连续激射.     

Interfacial-Strain-Controlled Ferroelectricity in Self-Assembled BiFeO3 Nanostructures

Self-assembled BiFeO₃-CoFe₂O₄ (BFO-CFO) vertically aligned nanocomposites are promising for logic, memory, and multiferroic applications, primarily due to the tunability enabled by strain engineering at the prodigious epitaxial vertical interfaces. However, local investigations directly revealing functional properties in the vicinity of such critical interfaces are often hampered by the size, geometry, microstructure, and concomitant experimental artifacts. Ferroelectric switching in the presence of lateral distributions of vertical strain thus remains relatively unexplored, with broader implications for all strain-engineered functional devices. By implementing tomographic atomic force microscopy, 3D domain orientation mapping, and spatially-resolved ferroelectric switching movies, local tensile strain significantly impacts the ferroelectric switching, principally by retarding domain nucleation in the BFO nearest to the vertically epitaxial tensile-strained interfaces. The relaxed centers of the BFO pillars become preferred domain nucleation and growth sites for low biases, with up to an order of magnitude change in the edge:center switching ratio for high biases. The new, multi-dimensional imaging approach—and its corresponding insights especially for directly strained interface effects on local properties—thereby advances the fundamental understanding of polarization switching and provides design principles for optimizing functional response in confined nanoferroic systems.     

原子氢辅助分子束外延生长台阶状表面形貌的研究

研究了分子束外延中引入原子氢后 ,原子氢对外延层表面形貌特征形成的诱导作用 .原子力显微镜 (AFM)测试表明 ,在 (311) A Ga As表面 ,原子氢导致了台阶状形貌的形成 ,在这种台阶状表面进一步生长了 In As量子点 ,测试结果表明其位置分布的有序化受到台阶高度和台阶周期的制约 .这为实现量子点结构的有序化控制生长提供了一定的实验参考 .     

原子氢辅助分子束外延生长台阶状表面形貌的研究

研究了分子束外延中引入原子氢后,原子氢对外延层表面形貌特征形成的诱导作用.原子力显微镜(AFM)测试表明,在(311)A GaAs表面,原子氢导致了台阶状形貌的形成,在这种台阶状表面进一步生长了InAs量子点,测试结果表明其位置分布的有序化受到台阶高度和台阶周期的制约.这为实现量子点结构的有序化控制生长提供了一定的实验参考.     

Self‐Assembly of Multiple Stacked Nanorings by Vertically Correlated Droplet Epitaxy

Fabrication of advanced artificial nanomaterials is a long‐term pursuit to fulfill the promises of nanomaterials. In the last ten years, Droplet Epitaxy has been emerging as a versatile fabrication method for various complex nanomaterials, but there is a lack of growth protocol to control the growth vertically. Here we report a vertically correlated Droplet Epitaxy growth method. We find that the nanodroplets form preferable on the preexisting nanorings, which enables fabrication of vertically aligned nanostructures by Droplet Epitaxy. Nucleation thermodynamics and growth kinetics have been proposed to explain the vertically correlated Droplet Epitaxy. Heterojunctions can be realized at nanoscale by the presented method. In addition, the nucleation thermodynamics of nanodroplets observed in this article will allow site‐controlled fabrication of nanostructures.