氧化硅缓冲层对于退火形成锗量子点的作用研究

张磊; 叶辉; 皇甫幼睿; 刘旭

doi:10.7498/aps.60.076103

摘要

在化学氧化得到的二氧化硅薄层覆盖的硅衬底上,室温淀积锗膜并进行后期退火处理.实验表明,不同于传统退火过程形成大岛,通过一定工艺的控制可以获得高密度(~1011 cm-2)的均匀锗量子点.研究了后期退火温度对量子点的结构影响的局部反常规律并进行了原因分析.利用拉曼和荧光光谱研究了其应力和发光特性,发现在可见(500 nm)和近红外(1350 nm)的两个光致荧光峰出现.

关键词:

锗量子点 /
二氧化硅 /
退火

Ge is deposited on an ultrathin SiO2 layer obtained chemically at room temperature, followed by annealing process. High density and uniform Ge quantum dots, rather than superdomes in traditional treatment, are obtained. Growth mechanism is suggested to explain the unusual microstructure dependence on annealing temperature. Raman spectrum is used to investigate the strain. Two peaks are found to be around 500 nm and 1350 nm respectively from the photoluminescence characterization.

Keywords:

作者及机构信息

1.
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州 310027

基金项目: 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室项目,浙江省自然科学基金(批准号:Y407109)资助的课题.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

参考文献

[1]	Liu S R, Huang W Q, Qin Z J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2488 (in Chinese) [刘世荣、黄伟其、秦朝建 2006 55 2488]
[2]	Deng N, Chen P Y, Li Z J 2004 Acta Phys. Sin. 53 3136 (in Chinese) [邓宁、陈培毅、李志坚 2004 53 3136]
[3]	Ma S Y, Zhang B R, Qin G G, Han H X, Wang Z P, Li G H, Ma Z C, Zong W H 1998 Acta Phys. Sin. 47 502 (in Chinese) [马书懿、张伯蕊、秦国刚、韩和相、汪兆平、李国华、马振昌、宗婉华 1997 47 502]
[4]	Elkurdi M, Boucaud P, Sauvage S 2003 Physica E 16 523
[5]	Karl Brunner 2002 Rep. Prog. Phys. 65 27
[6]	Berbezier I, Karmous A, Ronda A, Sgariata A, Baizarotti A, Castrucci P, Scarselli M, De Crescenzi M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 06312
[7]	Kolobov A V, Shklyaev A A, Oyanagi H, Fons P, Yamasaki S, Ichikawa M 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2563
[8]	Si J J, Yang Q Q, Teng D, Wang H J, Yu J Z, Wang Q M, Guo L W, Zhou J M 1999 Acta Phys. Sin. 48 1745 (in Chinese) [司俊杰、杨沁清、滕达、王红杰、余金中、王启明、郭丽伟、周均铭 1999 48 1745]
[9]	Han G Q, Zeng Y G, Yu J Z, Cheng B W, Yang H T 2008 Chin. Phys. Lett. 25 242
[10]	Kapil U Joshi, D Kabiraj, A M Narsale, D K Avasthi, T K Gundurao, T N Warang, D C Kothari 2009 Surf. Coat. Tech. 203 2497
[11]	Zhang L, Ye H, Huangfu Y R, Zhang C, Liu X 2009 Appl. Surf. Sci. 256 768
[12]	Sutter E, Sutter P 2006 Nanotechnol. 17 3724
[13]	Szkutnik P D, Sgarlata A, Motta N, Placidi E, Berbezier I, Balzarotti A 2007 Surf. Sci. 601 2778
[14]	Li Q M, Pattada B, Bruech S R J, Hersee S, Han S M 2005 J. Appl. Phys. 98 073504
[15]	Kolobov A V 2000 J. Appl. Phys. 87 2926
[16]	Tan P H, Brunner K, Bougeard D, Abstraiter G 2003 Phys. Rev. B 68 125302
[17]	Yue L P, He Y Z 1997 Acta Phys. Sin. 46 1212 (in Chinese) [岳兰平、何怡贞 1997 46 1212]
[18]	Wang Y D, Huang J Y, Ye Z Z, Zhao B H 2001 Chinese Journal of Semiconductors 22 1116 (in Chinese) [王亚东、黄靖云、叶志镇、赵炳辉 2001 半导体学报 22 1116]
[19]	Huang C J, Tang Y, Li D Z, Cheng B W, Luo L P, Yu J Z, Wang Q M 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2006
[20]	Shklyaev A A, Nobuki S, Uchida S, Nakamura Y, Ichikawa M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 121919

施引文献

[1]	Liu S R, Huang W Q, Qin Z J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2488 (in Chinese) [刘世荣、黄伟其、秦朝建 2006 55 2488]
[2]	Deng N, Chen P Y, Li Z J 2004 Acta Phys. Sin. 53 3136 (in Chinese) [邓宁、陈培毅、李志坚 2004 53 3136]
[3]	Ma S Y, Zhang B R, Qin G G, Han H X, Wang Z P, Li G H, Ma Z C, Zong W H 1998 Acta Phys. Sin. 47 502 (in Chinese) [马书懿、张伯蕊、秦国刚、韩和相、汪兆平、李国华、马振昌、宗婉华 1997 47 502]
[4]	Elkurdi M, Boucaud P, Sauvage S 2003 Physica E 16 523
[5]	Karl Brunner 2002 Rep. Prog. Phys. 65 27
[6]	Berbezier I, Karmous A, Ronda A, Sgariata A, Baizarotti A, Castrucci P, Scarselli M, De Crescenzi M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 06312
[7]	Kolobov A V, Shklyaev A A, Oyanagi H, Fons P, Yamasaki S, Ichikawa M 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2563
[8]	Si J J, Yang Q Q, Teng D, Wang H J, Yu J Z, Wang Q M, Guo L W, Zhou J M 1999 Acta Phys. Sin. 48 1745 (in Chinese) [司俊杰、杨沁清、滕达、王红杰、余金中、王启明、郭丽伟、周均铭 1999 48 1745]
[9]	Han G Q, Zeng Y G, Yu J Z, Cheng B W, Yang H T 2008 Chin. Phys. Lett. 25 242
[10]	Kapil U Joshi, D Kabiraj, A M Narsale, D K Avasthi, T K Gundurao, T N Warang, D C Kothari 2009 Surf. Coat. Tech. 203 2497
[11]	Zhang L, Ye H, Huangfu Y R, Zhang C, Liu X 2009 Appl. Surf. Sci. 256 768
[12]	Sutter E, Sutter P 2006 Nanotechnol. 17 3724
[13]	Szkutnik P D, Sgarlata A, Motta N, Placidi E, Berbezier I, Balzarotti A 2007 Surf. Sci. 601 2778
[14]	Li Q M, Pattada B, Bruech S R J, Hersee S, Han S M 2005 J. Appl. Phys. 98 073504
[15]	Kolobov A V 2000 J. Appl. Phys. 87 2926
[16]	Tan P H, Brunner K, Bougeard D, Abstraiter G 2003 Phys. Rev. B 68 125302
[17]	Yue L P, He Y Z 1997 Acta Phys. Sin. 46 1212 (in Chinese) [岳兰平、何怡贞 1997 46 1212]
[18]	Wang Y D, Huang J Y, Ye Z Z, Zhao B H 2001 Chinese Journal of Semiconductors 22 1116 (in Chinese) [王亚东、黄靖云、叶志镇、赵炳辉 2001 半导体学报 22 1116]
[19]	Huang C J, Tang Y, Li D Z, Cheng B W, Luo L P, Yu J Z, Wang Q M 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2006
[20]	Shklyaev A A, Nobuki S, Uchida S, Nakamura Y, Ichikawa M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 121919

[1]	孟绍怡, 郝奇, 吕国建, 乔吉超. La基非晶合金β弛豫行为: 退火和加载应变的影响. , 2023, 72(7): 076101. doi: 10.7498/aps.72.20222389
[2]	宋梦婷, 张悦, 黄文娟, 候华毅, 陈相柏. 拉曼光谱研究退火氧化镍中二阶磁振子散射增强. , 2021, 70(16): 167201. doi: 10.7498/aps.70.20210454
[3]	张金帅, 黄秋实, 蒋励, 齐润泽, 杨洋, 王风丽, 张众, 王占山. 低温退火的X射线W/Si多层膜应力和结构性能. , 2016, 65(8): 086101. doi: 10.7498/aps.65.086101
[4]	蒋勇, 袁晓东, 王海军, 廖威, 刘春明, 向霞, 邱荣, 周强, 高翔, 杨永佳, 郑万国, 祖小涛, 苗心向. 退火对熔石英表面损伤修复点损伤增长的影响. , 2016, 65(4): 044209. doi: 10.7498/aps.65.044209
[5]	陈剑辉, 杨静, 沈艳娇, 李锋, 陈静伟, 刘海旭, 许颖, 麦耀华. 后退火增强氢化非晶硅钝化效果的研究. , 2015, 64(19): 198801. doi: 10.7498/aps.64.198801
[6]	贾艳丽, 杨桦, 袁洁, 于和善, 冯中沛, 夏海亮, 石玉君, 何格, 胡卫, 龙有文, 朱北沂, 金魁. 浅析电子型掺杂铜氧化物超导体的退火过程. , 2015, 64(21): 217402. doi: 10.7498/aps.64.217402
[7]	张彬, 王伟丽, 牛巧利, 邹贤劭, 董军, 章勇. H2气氛退火处理对Nb掺杂TiO2薄膜光电性能的影响. , 2014, 63(6): 068102. doi: 10.7498/aps.63.068102
[8]	朱剑云, 刘璐, 李育强, 徐静平. 退火工艺对LaTiON和HfLaON存储层金属-氧化物-氮化物-氧化物-硅存储器特性的影响. , 2013, 62(3): 038501. doi: 10.7498/aps.62.038501
[9]	刘建朋, 朱彦旭, 郭伟玲, 闫微微, 吴国庆. ITO退火对GaN基LED电学特性的影响. , 2012, 61(13): 137303. doi: 10.7498/aps.61.137303
[10]	罗庆洪, 娄艳芝, 赵振业, 杨会生. 退火对AlTiN多层薄膜结构及力学性能影响. , 2011, 60(6): 066201. doi: 10.7498/aps.60.066201
[11]	胡美娇, 李成, 徐剑芳, 赖虹凯, 陈松岩. 循环氧化/退火制备GeOI薄膜材料及其性质研究. , 2011, 60(7): 078102. doi: 10.7498/aps.60.078102
[12]	宋超, 陈谷然, 徐骏, 王涛, 孙红程, 刘宇, 李伟, 陈坤基. 不同退火温度下晶化硅薄膜的电学输运性质. , 2009, 58(11): 7878-7883. doi: 10.7498/aps.58.7878
[13]	周丽宏, 张崇宏, 李炳生, 杨义涛, 宋银. 注入Ar+的蓝宝石晶体退火前后光致发光谱的分析. , 2008, 57(4): 2562-2566. doi: 10.7498/aps.57.2562
[14]	丁宏林, 刘奎, 王祥, 方忠慧, 黄健, 余林蔚, 李伟, 黄信凡, 陈坤基. 控制氧化层对双势垒纳米硅浮栅存储结构性能的影响. , 2008, 57(7): 4482-4486. doi: 10.7498/aps.57.4482
[15]	王冲, 冯倩, 郝跃, 万辉. AlGaN/GaN异质结Ni/Au肖特基表面处理及退火研究. , 2006, 55(11): 6085-6089. doi: 10.7498/aps.55.6085
[16]	吴世亮, 陈叶清, 吴奕初, 王少阶, 温熙宇, 翟同广. AA 2037新型连铸铝合金热轧板退火的正电子湮没研究. , 2006, 55(11): 6129-6135. doi: 10.7498/aps.55.6129
[17]	孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响. , 2006, 55(1): 430-436. doi: 10.7498/aps.55.430
[18]	盛永刚, 徐耀, 李志宏, 吴东, 孙予罕, 吴中华. 气体吸附法测定二氧化硅干凝胶的分形维数. , 2005, 54(1): 221-227. doi: 10.7498/aps.54.221
[19]	汤晓燕, 张义门, 张鹤鸣, 张玉明, 戴显英, 胡辉勇. 碳化硅基上3UCVD淀积二氧化硅及其C-V性能测试. , 2004, 53(9): 3225-3228. doi: 10.7498/aps.53.3225
[20]	童六牛, 何贤美, 鹿牧. 真空退火对周期性界面掺杂Ni80Co20薄膜磁性的影响. , 2000, 49(11): 2290-2295. doi: 10.7498/aps.49.2290

计量

文章访问数: 8680
PDF下载量: 769
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板