半導(dǎo)體量子點(diǎn)系統(tǒng)中應(yīng)變調(diào)制的自組裝.pdf

1、量子點(diǎn)在半導(dǎo)體激光器、光探測器、元胞自動(dòng)機(jī)、單電子晶體管及固態(tài)量子計(jì)算機(jī)等電子及光電子設(shè)備中具有巨大的應(yīng)用前景.采用異質(zhì)外延生長,在晶格失配的基底上形成納米尺寸的應(yīng)變島,為有效構(gòu)造高密度的量子點(diǎn)提供了一個(gè)迷人的方法.然而,在通常情況下應(yīng)變島的空間位置和尺寸分布不具有良好的均勻性,它影響量子點(diǎn)在某些電子及光電子設(shè)備中的應(yīng)用.最近的實(shí)驗(yàn)顯示,通過重復(fù)堆垛島層和隔離層,量子點(diǎn)的空間有序性和尺寸均勻性都能得到顯著的提高.先前的研究認(rèn)為在多層生長

2、中,島的自組裝過程是埋藏島在隔離層表面產(chǎn)生的應(yīng)變場所致,他們一般把埋藏島處理成零維的點(diǎn)力偶極子,實(shí)際上埋藏島的線性尺寸和隔離層的厚度大小相當(dāng).因此,為了更好地理解多層生長中的自組裝過程,必須考慮埋藏島的尺寸效應(yīng).同時(shí),由于晶格失配,表面島也會(huì)在隔離層表面產(chǎn)生應(yīng)變場,先前所有的研究都忽略了它的作用,事實(shí)上在大多數(shù)情況下它的作用是不可忽略的.為此,基于連續(xù)介質(zhì)理論,我們開展了如下研究工作:1.基于半無限空間中點(diǎn)力偶極子產(chǎn)生的表面應(yīng)變場的解析

3、式,得到了半無限空間中長方形薄塊夾雜物和長方體夾雜物產(chǎn)生的表面靜水應(yīng)變場的解析式.2.詳細(xì)地分析了正方形薄塊在隔離層表面產(chǎn)生的應(yīng)變場,進(jìn)一步證實(shí)了埋藏島的幾何形狀對應(yīng)變場分布具有關(guān)鍵性的影響.只有當(dāng)隔離層的厚度遠(yuǎn)大于埋藏島的線性尺寸時(shí),埋藏島才能處理成點(diǎn)力偶極子.3.發(fā)現(xiàn)了在量子點(diǎn)系統(tǒng)中,島的局部自組裝的原因是有限尺寸的埋藏島引起的表面應(yīng)變場對島的形核中心的調(diào)制,而不是鄰近島之間的相互排斥作用.合理地選擇不同的隔離層厚度和生長溫度,可以