《砷化鎵表面摩擦化學去除的機理及套用研究》是依託西南交通大學，由余丙軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：砷化鎵表面摩擦化學去除的機理及套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余丙軍
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
砷化鎵表面所形成的量子點具有優異的光電特性，在新能源和光電探測等高新科技領域展示出強勁的套用前景。然而，量子點生長的無序性成為限制其性能提升的巨大障礙。定位構築量子點的關鍵是加工出誘導量子點生長的低缺陷納米級凹坑。目前，常規的納米壓痕和高能束刻蝕等方法易導致砷化鎵襯底形成大量缺陷，難以滿足量子點的生長要求。而摩擦化學方法可在低載下實現局部區域材料的去除，是在砷化鎵襯底表面形成低缺陷納米凹坑的有效途徑。為此，本項目擬系統開展砷化鎵摩擦化學去除的行為、機理及套用研究。在闡明各種因素對砷化鎵摩擦化學去除的影響規律的基礎上，深入探究材料去除過程中機械和化學的耦合作用，以揭示砷化鎵的摩擦化學去除機制；最後，通過對實驗工況的最佳化，實現砷化鎵表面材料的低損傷可控去除。該研究不僅有助於豐富納米摩擦學基礎理論，而且有望實現砷化鎵表面高質量量子點的定位生長，從而有力推動其在新能源等領域的實用化進程。
結題摘要
砷化鎵（GaAs）表面所形成的量子點具有優異的光電特性，在新能源和光電探測等高新科技領域展示出強勁的套用前景。然而，量子點生長的無序性成為限制其性能提升的巨大障礙。定位構築量子點的關鍵是加工出誘導量子點生長的低缺陷納米級凹坑。常規的納米壓痕和高能束刻蝕等方法易導致砷化鎵襯底形成大量缺陷，難以滿足量子點的生長要求。而摩擦化學方法可在低載下實現局部區域材料的去除，可望成為在GaAs襯底表面構築低缺陷納米凹坑的有效途徑。為此，本項目系統的開展了GaAs摩擦化學去除的行為、機理及套用研究。所開展的主要研究內容及取得的重要結果如下： (1) 考察了實驗條件（法向載荷、刻劃次數、速度等）和環境氣氛（不同濕度、液下、氮氣環境等）對GaAs表面的摩擦化學去除的影響，其除深度隨著速度（0.1 μm/s-1000 μm/s）的增加而降低，隨著濕度（1%-90%）的增加而增加，液下去除深度最大； (2) 利用高分辨透射電鏡、微區X-射線光電子能譜、微區拉曼等分析手段，考察了GaAs表面微觀去除區域/斷面的化學成分和微觀結構，在摩擦化學去除後的斷面上未見明顯的晶格損傷；在此基礎上，揭示了GaAs表面的摩擦化學去除是通過針尖-GaAs界面粘著並成鍵、界面鍵在GaAs端斷裂、表面氧化物的溶解及移出這一系列過程實現的； (3) 開展了GaAs表面的摩擦誘導納米加工（含摩擦誘導選擇性刻蝕）的原理研究，並考察了刻蝕時間和刻蝕溫度對GaAs表面的摩擦誘導選擇性刻蝕的影響，發展了GaAs表面的無損加工方法。 總之，本研究通過對GaAs表面摩擦化學去除行為和機理的研究及對GaAs表面摩擦選擇性刻蝕的研究，提出了GaAs表面的量子點定位生長成核位置的加工方法。本研究不僅有助於豐富納米摩擦學基礎理論，而且有望實現砷化鎵表面高質量量子點的定位生長，從而有力推動其在新能源等領域的實用化進程。
