InGaAs/GaAs异质薄膜的MBE生长研究

利用分子束外延技术,在GaAs(001)基片上外延InGaAs/GaAs异质薄膜,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,确定薄膜中In/Ga的组分比,并提出控制InGaAs薄膜中In/Ga组分比的生长方法.根据RHEED图像,指出获得的InGaAs薄膜处于(2×3)表面重构...     

MBE生长InGaAs/GaAs(001)多层矩阵式量子点

用分子束外延(MBE)设备以Stranski-Krastanov(S-K)生长模式,通过间歇式源中断方式外延生长了多个周期垂直堆垛的InGaAs量子点,首次获得大小及密度可调的In0.43Ga0.57As/GaAs(001)矩阵式量子点DWELL结构。样品外延结构大致为500nm的GaAs、多个周期循环堆垛InGaAs量子点和60ML的GaAs隔离层等。生长过程中用反射式高能电子衍射仪(RHEED)实时监控,样品经退火后使用扫描隧道显微镜(STM)进行表面形貌的表征。     

RHEED实时监控下MBE生长不同In组分的InGaAs薄膜

利用分子束外延技术,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,固定Ga源温度、改变In源温度在GaAs（001）基片上外延生长了不同In组分（39%、29%、19%）的InGaAs薄膜。比较RHEED强度振荡以及RHEED衍射图像,发现随着In组分的增加In-GaAs的生长将很快进入三维粗糙表面生长模式,并指出In0.19Ga0.81As和In0.29Ga0.71As薄膜处于（2×3）表面重构相。In0.19Ga0.81As样品进行退火处理后完成STM扫描分析,证实样品为表面原子级平整的In-GaAs薄膜。     

在RHEED实时监控下GaAs晶体生长研究

采用分子束外延技术,利用RHEED图像可研究GaAs表面重构方式和生长机制。报道了一种新型的分子束外延方法,在RHEED实时监控下,利用GaAs(001)基片同质外延GaAs。通过改变生长和退火的时间与温度(420、500、580℃),结合RHEED图像演变与GaAs表面平整度(粗糙化)的联系,得到表面原子级平整的GaAs样品。完成生长后对样品做EDS分析,确定样品为高纯度GaAs。利用这种方法,得到厚度约为4μm砷化镓晶体。     

自组织InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点生长及退火情况的比较

本文采用MBE进行InAs/GaAs与InGaAs/GaAs量子点的生长,利用RHEED进行实时监测,并利用RHEED强度振荡测量生长速率。对生长的InAs/GaAs和InGaAs/GaAs两种量子点生长过程与退火情况进行对比,观察到当RHEED衍射图像由条纹状变为网格斑点时,InAs所需要的时间远小于InGaAs;高温退火下RHEED衍射图像恢复到条纹状所需要的时间InAs比InGaAs要长。     

InAs薄膜的分子束外延生长与表面形貌及表面重构分析

利用带有反射高能电子衍射(RHEED)仪的分子束外延(MBE)方法,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,在InAs(001)基片上同质外延InAs薄膜。利用扫描隧道显微镜(STM)对MBE生长的InAs薄膜表面形貌以及表面重构进行扫描分析,证实样品表面为原子级平整,并指出样品表面处于β2(2×4)与α2(2×4)两种重构混合的重构相。     

不同应力下的InxGa1-xAs薄膜表面形貌

利用分子束外延技术,通过反射式高能电子衍射仪实时监控InGaAs薄膜生长状况,在InAs(001)基片上生长In0.86Ga0.14As,在GaAs(001)基片上生长In0.14Ga0.86As(厚度均为20原子层)单晶薄膜。采用扫描隧道显微镜对原位退火后的InGaAs样品进行扫描,发现不同组分的InGaAs呈现不同的表面形貌。虽然生长的初始表面都是原子级平坦,但是由于晶格常数差异触发不同类型的表面应力,促使In0.14Ga0.86As/GaAs薄膜中台阶边缘平滑扭曲,而在In0.86Ga0.14As/InAs薄膜表面台阶却呈锯齿状;同时,由于不同类型表面应力的作用,低In组分薄膜形成更多的二维(2D)岛。     

多周期InGaAs量子点点阵与点链形貌研究

通过分子束外延生长方法,在GaAs(001)衬底上制备生长12周期,16周期,20周期的InGaAs/GaAs量子点,分析了多周期生长的InGaAs/GaAs量子点在16周期下出现较好分布的机理。以及在生长16周期的InGaAs/GaAs量子点下,分析了未退火和退火的初始表面对于量子点分布的影响,未退火处理的衬底生长的InGaAs/GaAs量子点分布更加均匀且有序,量子链延伸得更长。     

MBE生长GaAs薄膜表面形貌的RHEED图样研究

本文通过在GaAs(100)单晶衬底上MBE生长GaAs过程中形成的RHEED衍射图样,对GaAs薄膜的表面形貌进行研究。分析GaAs表面粗糙和生长时不发生RHEED强度振荡的原因。讨论在生长GaAs时出现In(Ga)As/GaAs(100)体系的RHEED衍射图样这种异常现象的原因。     

不同V/Ⅲ束流比对GaAs(001)面重构相的影响

GaAs表面在不同的V/Ⅲ束流比下会呈现不同的表面重构相.本文通过改变As4 BEP和Ga BEP的束流强度,获得不同As4 BEP和Ga BEP束流比下GaAs(001)从富As β2(2×4)重构相转变成富镓β2(4×2)重构相的RHEED衍射图样,然后利用球棒模型对衍射图样进行解释.     

InAs沉积量对InAs/GaAs量子点表面形貌的影响

基于分子束外延(MBE)技术,以反射式高能电子衍射仪(RHEED)作为实时监测工具,在经过Ga液滴刻蚀而具有纳米洞的GaAs衬底上沉积不同厚度的InAs材料形成量子点,并利用扫描隧道显微镜(STM)研究了量子点的形成及分布与InAs沉积量之间的关系。结果表明,在GaAs衬底平坦区,InAs按照SK模式生长,在纳米洞位置,洞内及其周围的台阶会约束量子点的生长成核,而随着InAs沉积量的增加,这种约束会逐渐减小。特别是当InAs沉积量为2ML时,在纳米洞周围会形成尺寸均匀、分布有序且呈环状的量子点结构。     

不同Ⅴ/Ⅲ束流比对GaAs(001)面重构相的影响

GaAs表面在不同的Ⅴ/Ⅲ束流比下会呈现不同的表面重构相。本文通过改变As4 BEP和Ga BEP的束流强度,获得不同As4 BEP和Ga BEP束流比下GaAs(001)从富Asβ2(2×4)重构相转变成富镓β2(4×2)重构相的RHEED衍射图样,然后利用球棒模型对衍射图样进行解释。     

MBE生长GaAs(001)薄膜表面的Ostwald熟化过程研究

采用带有RHEED的MBE技术,利用RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,通过RHEED强度振荡测算薄膜生长速率,在GaAs(001)基片上同质外延GaAs薄膜。利用STM对MBE生长的GaAs薄膜表面的熟化过程进行了深入研究。研究发现,随着退火时间的延长,刚完成生长的GaAs表面从具有大量岛和坑的粗糙表面逐渐熟化,在熟化过程中岛不断合并扩大并与平台结合,而坑却逐渐消失。指出当熟化过程完成后GaAs表面将进入原子级平坦状态,并详细解释了熟化过程GaAs表面各种形貌特征形成的内在原因。     

Ge基GaAs薄膜和InAs量子点MBE生长研究

采用分子束外延(MBE)法,在优化Ge衬底退火工艺的基础上,通过对比在(001)面偏<111>方向分别为0°、2°、4°和6°的Ge衬底上生长的GaAs薄膜,发现当Ge衬底的偏角为6°时有利于高质量GaAs薄膜的生长;通过改变迁移增强外延(MEE)的生长温度,发现在GaAs成核温度为375℃时,可在6°偏角的Ge衬底上获得质量最好的GaAs薄膜。通过摸索GaAs/Ge衬底上InAs量子点的生长工艺,实现了高效的InAs量子点光致发光,其性能接近GaAs衬底上直接生长的InAs量子点的水平。     

分子束外延反射式高能电子衍射的强度振荡采集系统及其应用

在分子束外延(MBE)设备上设计和装配了一套反射式高能电子衍射(RHEED)强度振荡的采集系统。用本系统在MBE生产GaAs和Al_xGa_(1-x)As材料时观察了RHEED强度振荡现象。并“在位”得到GaAs和Al_xGa_(1-x)As材料的生长速率和Al_xGa_(1-x)As材料的AlAs摩尔分数,即x值。     

ICB方法外延CdTe单晶薄膜

用ICB外延技术在NaCl解理面和(100)GaAs衬底上外延的CdTe单晶薄膜,以透射电子衍射及RHEED分析,都表明获得了好的单晶结构及平滑膜面。外延取向关系为:GdTe(100)//NaCl(100);当衬底预处理温度为480℃时,CdTe(100)//GaAs(100);当预处理温度为580℃时,CdTe(100) (111)//GaAs(100)。实验发现,当坩埚内CdTe蒸气压足够高时,薄膜生长体现出团粒束淀积所特有的规律,即随着团粒能量的增大,CdTe外延膜的结构质量显著改善。在CaAs衬底上外延所得的最好的CdTe膜,其双晶衍射摆动曲线半高宽为630arc,     

InAs(001)表面金属化的转变

论述了利用分子束外延方法在InAs(001)基片上生长InAs时,样品表面由富As的(2×4)向富In的(4×2)转变的现象。通过控制生长参数生长出了较好的富As(2×4)表面。在As压不足的情况下,轻微的提升样品衬底温度,样品表面逐渐转向富In表面的(4×2)结构,呈现出(3×1)混合相。通过实验分析及软件模拟确定表面(4×2)结构区域已覆盖多达90%,表明样品表面大部分已金属化。     

分子束外延GaAs/Si异质结的生长和研究

使用自己研制的带有MBE系统的表面联合谱仪进行生长和研究GaAs/Si异质结。Si衬底经过重复氧化和去氧的化学腐蚀,随后热处理得到清洁完整的表面。Si上外延GaAs薄膜的生长过程是由低温、慢生长速率生成缓冲层和通常同质结外延两个阶段组成,通过RHEED、LEED、AES、喇曼散射和X光双晶衍射测量,对结果分析、讨论,表明生长的异质结是无C和O等杂质沾污的结晶材料,最初以岛状形式进行三维生长。形成的界面存在元素互扩散和3.83%晶格失配,从而导致GaAs外延层中有较大的缺陷密度。     

钙钛矿型氧化物SrTiO3/BaTiO3多层膜的激光分子束外延生长研究

用激光分子束外延技术在SrTiO3(001)衬底上外延生长SrTiO3/BaTiO3多层膜,通过反射式高能电子衍射(RHEED)原位实时监测并结合原子力显微镜(AFM),研究了不同基片温度下所生长薄膜的表面平整度,利用X射线衍射(XRD)对外延薄膜进行了结构分析,结果表明薄膜具有二维生长模式,在基片温度为380～470℃之间生长的薄膜具有原子级光滑,并且具有完全C轴取向.同时运用X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜界面的互扩散,结果表明降低制备薄膜时的基片温度有利于减少互扩散.     

PLD方法生长ZnO/Si异质外延薄膜的研究

用脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。RHEED和XRD测试表明,直接沉积在Si衬底上的ZnO薄膜为多晶薄膜,且薄膜的结晶质量随衬底温度的升高而下降。相比之下,生长在一低温同质缓冲层上的ZnO薄膜则展现出规则的斑点状RHEED图像,说明它们都是外延生长的高质量ZnO薄膜。XRD与室温PL谱分析表明,外延ZnO薄膜的质量随衬底温度的升高得到明显的改善。在650℃生长的样品具有最好的结构和发光特性,其(002)衍射峰的半高宽为0.185°,UV峰的半高宽仅为86meV。