半導體量子點系統中應變調制的自組裝.pdf

1、量子點在半導體激光器、光探測器、元胞自動機、單電子晶體管及固態量子計算機等電子及光電子設備中具有巨大的應用前景.采用異質外延生長,在晶格失配的基底上形成納米尺寸的應變島,為有效構造高密度的量子點提供了一個迷人的方法.然而,在通常情況下應變島的空間位置和尺寸分布不具有良好的均勻性,它影響量子點在某些電子及光電子設備中的應用.最近的實驗顯示,通過重復堆垛島層和隔離層,量子點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生的應變場所致,他們一般把埋藏島處理成零維的點力偶極子,實際上埋藏島的線性尺寸和隔離層的厚度大小相當.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.同時,由于晶格失配,表面島也會在隔離層表面產生應變場,先前所有的研究都忽略了它的作用,事實上在大多數情況下它的作用是不可忽略的.為此,基于連續介質理論,我們開展了如下研究工作:1.基于半無限空間中點力偶極子產生的表面應變場的解析

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生的表面靜水應變場的解析式.2.詳細地分析了正方形薄塊在隔離層表面產生的應變場,進一步證實了埋藏島的幾何形狀對應變場分布具有關鍵性的影響.只有當隔離層的厚度遠大于埋藏島的線性尺寸時,埋藏島才能處理成點力偶極子.3.發現了在量子點系統中,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變場對島的形核中心的調制,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