文档介绍：浙江大学理学院
博士学位论文
Ⅳ-Ⅵ族半导体薄膜生长行为及金属/Ⅳ-Ⅵ族半导体界面性质研
究
姓名:吴海飞
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:何丕模
20090401
摘要一灏氲继灞∧さ纳ひ约發族半导体/金属的界面性质进行了系统研究。灏氲继錚,,哂姓闹苯哟常温下约带结构,以及由重空穴带缺失导致的低俄歇复合率等本征特性,使其在中红外ǔ范围激光器和探测器两大领域有着重要的应用前景。此外,这类材料还具有高的载流子迁移率,高的介电常数,其带隙温度系数为正,带隙压强系数为负。这些特性使得灏氲继逶谛滦凸獾缙骷兄品矫婢哂泻芎玫挠τ眉壑怠由于灏氲继迤骷腔诒∧そ峁沟模员∧さ谋砻娼峁购徒缑嫣匦远于灏氲继迤骷挠τ镁哂芯龆ㄐ缘挠跋臁R虼硕杂胫喙氐幕⌒晕侍如涉及灏氲继迤骷谋砻婧徒缑嫣匦的研究将有助于我们深入了解半导体器件的工作机理,。本文利用扫描隧道显微镜⒐獾缱幽芷偷湍艿缱友苌琇等现代表面测试手段,对涉及灏氲继灞∧さ牧嚼嘈形首先,我们利用超高真空扫描隧道显微镜栽贐衬底上分子束外延生长的单晶薄膜进行了研究。实验结果表明沉积的薄膜是以台阶流模式生长的,其表面形貌依赖于外延生长时铅、硒的比率。在/≈纳条件下得到的薄膜,其表面为具有单原子层平整度的螺旋锥体,这样的薄膜不仅适合用作多层异质结构如多量子阱结构生长的缓冲层,而且还适合作为单晶衬底来研究与金属间的界面形成机理。而在/,由于生长过程中过量的铅会作为杂质在位错中心云集而使在的生长速率减慢,致使薄膜表面除了单原子层生长卷线外还形成了呈倒置三棱锥结构的腿毕荨>芯糠⑾諴隤哂型耆嗤谋∧どば形!在半导体器件中,涉及金属/.族半导体界面的一些基础性问题缃鹗粲氚导体间的相互作用难芯恐凉刂匾#苯佑跋煸亓髯哟拥缂虬氲继宀愕淖猿频哪浙江人学博宦畚摘要¨
入能力以及器件的性能。基于、薄膜生长行为的研究,利用光电子能谱我们首先对典型金属的界面行为进行了探究。其结果表明的初始沉积使/的能带向下弯曲。结合第一性原理的计算结果,我们发现衬底原子和均向金属生长层表面发生了偏析,且以为截止面的单问轿挥诮鹗鬉げ愕淖畋砻妗3牡自酉蚪鹗舯∧さ钠鱿窒使得金属/灏氲继逄逑蹈橙の缎杂胩厥庑裕庖皇笛榻峁兄谖颐巧钊了解金属/灏氲继褰缑娴男纬苫恚=徊礁纳破骷亓髯哟拥缂騃族半导体层的注入能力提供了有力的理论依据。磁性材料/半导体异质结在器件的自旋注入以及半导体极化电流的自旋分析等方面起着决定性作用,因此磁性材料/半导体的界面问题成为近来科学研究的热点。我们选取了典型磁性过渡族金属,对其在砻嫔系纳ば形S蒙杷淼显微镜蚗光电子能谱辛讼低逞芯俊Q芯拷峁砻鱉赑面上的生长过程分为二个阶段:第一阶段为吸附原子与衬底原子问的替代互作用阶段。即沉积原子不断替代牡鬃钔獠愕腜游恢茫⒂以立方相的成键方式相结合,在表面形成ⅲ峁梗籑取代出的原子则以自由态的形式与未发生替代反应的原子一起在岛边缘成核生长,以绕的三维环状亮岛为中间态,最后形成具有一定大凹负涡巫垂嬖虻腗岛表层被自由态所覆盖5诙锥挝狹最外层被完全取代后的飞系募绦そ锥巍U飧鼋锥沃校粱原子部分在超结构区域成核生长;部分则吸附于覆盖的岛表面,促进岛的纵向生长,但并不改变岛的其他性质ǖ旱暮嵯虼笮⒓负涡巫醇氨聿愠分等4耸笛榻峁兄诶斫獯判越鹗簦疘族半导体异质结构的形成及其相关性关键词:;;金属/—族半导体界面;。浙江人学博士学位论文摘要
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致谢吴海飞本论文得以顺利完成得益于诸多良师益友的支持和帮助。在此请接受我最真诚首先感谢我的导师何丕模教授,感谢您引领我踏上科研之路。您自由却不失严谨的治学处事态度,大度而自信的爽朗性格为我们营造了一个良好的工作氛围。您对问题的総见血使我在科研道路上少走了不少弯路。没有您的悉心指导本论文不可能得以顺利完成。在即将毕业离校之际我想对您说的是:“能成为您的学生我感到很荣幸蓖币哺行淮笫π终藕喔苯淌谠谑笛樯细璧囊旌椭傅肌8行晃饣蓁教授在整个研究工作中给予的悉心指导和帮助,感谢您对我科研工作上的大力支持,您渊博的专业知识、执着钻研的科研精神给我留下了深刻的印象。对你们的谢意只能化作一句诚挚的祝福:祝万事如意,一生平安。本文的许多工作是在实验室众多成员的无私热心帮助下完成的,在此向他们表示衷心的感谢行宦皆藓朗π侄员疚脑诶砺奂扑闵系墓毕祝行恍煲苑迨π衷谄时学习和实验过程中给予的无私帮助。感谢斯剑霄同学、徐天宁师兄为本文实验制备灏氲继逖罚行荒忝窃谑笛樯细璧拇罅Π镏约霸