《可控自組織鍺矽量子點物理特性的系統研究》是依託復旦大學，由鐘振揚擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：可控自組織鍺矽量子點物理特性的系統研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘振揚
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自組織GeSi量子點由於其獨特的物理特性和矽集成技術的兼容性已經成為半導體材料和器件研究的一個熱點。但是，在平的Si襯底上生長的GeSi量子點其空間和尺寸分布相當不均勻，從而大大阻礙了對其獨特物理特性和器件套用的研究。本項目系統研究圖形化Si襯底上的可控自組織GeSi量子點。通過引入表面微結構，實現在圖形化襯底上自組織GeSi量子點（包括單個量子點、量子點分子和有序量子點體系）的精確可控生長；系統研究GeSi量子點的物理特性，理清由於量子限制效應所引起的單個量子點的獨特物理性質和由於量子點相互作用引起的量子點間的耦合特性和有序量子點體系的集合特性，探索利用對量子點結構特性的精確控制實現對其物理特性的調控方法；研究外場對單個量子點，量子點分子和有序量子點體系的物理特性的影響，探索利用外場調控量子點物理特性的方法; 探索基於GeSi量子點的高性能的光電元器件，為適用於矽基上的集成化晶片的新型.
結題摘要
在矽襯底上的自組織的GeSi納米結構，由於其準直接帶隙特性、高的載流子遷移率、在通信波段的發光特性以及和矽集成工藝的兼容性，已經引起了人們極大的興趣。但是，在平襯底上的自組織GeSi納米結構尺寸和空間分布的不均勻性嚴重影響了其物理特性和器件套用。本項目主要就是研究自組織GeSi納米結構的可控制備及其相關特性。製備了各種圖形化Si（001）襯底，包括周期性小坑陣列、納米柱和微盤以及微孔陣列；在圖形化襯底上，通過調控生長條件實現了多種GeSi納米結構，例如量子點、量子點分子、量子點項鍊、量子環等，其尺寸、形貌和空間分布都可以得到精確控制。系統分析表明，圖形化襯底上應變和表面能的局域分布導致了表面化學勢的不均勻性，從而使得Ge原子在圖形化襯底表面遷移的各向異性，最後實現GeSi納米結構的可控生長。光致發光結果表明這些可控GsSi納米結構由於其尺寸的均勻性使得其比一般的自組織納米結構具有更優異的光電特性，而且可以通過精確控制其尺寸實現對其物理特性的調控；另外，由於斜切襯底引入的表面台階結構、相當低的生長溫度以及Si 蓋帽層表面的Au納米結構都可以誘導產生新奇的GeSi納米結構，包括高密度小尺寸量子點、橫向納米線、納米格線結構等，這些獨特的方法不僅可以調控GeSi納米結構的尺寸和分布，而且對其光電特性有極大地影響；例如，在斜切Si(001)襯底上的高密度小尺寸Ge量子點體系中觀測到了明顯的量子點耦合產生的微帶結構對光致發光的影響；納米尺寸的金-半導體肖特基接觸產生的局域電場可以改變局域半導體的能帶結構及其光電特性。本項目的研究結果為製備各種獨特的GeSi納米結構提供了思路，為設計和製備基於GeSi納米結構的新型光電器件打下了基礎。這些GeSi納米結構在將來的矽基光電一體化集成器件套用方面會有比較大的前景。
