應變對IV族納米薄膜的影響.pdf

1、IV族納米薄膜材料，具有重量輕、集成度高、價格低廉以及成熟的制造技術(shù)等優(yōu)點，因此非常適合大批量生產(chǎn)，具有很好的工業(yè)和商業(yè)價值；同時，通過對IV族半導體薄膜材料特性的改變也將大大提升了其在設(shè)備方面的應用，特別是厚度小于300nm的獨立的超薄納米薄膜引起的許多新的力學特性開發(fā)了我們對設(shè)備新的研究領(lǐng)域。然而，更值得注意的是，由于薄膜厚度很薄，其不平衡應力的產(chǎn)生和釋放將使得IV族半導體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生帶偏，改變了載流子的流動和薄膜材料的特性，因此獨立的

2、超順應單晶IV族半導體結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展成為一個新的研究熱點，具有重要的研究意義。
　　特別的，根據(jù)之前大量的實驗結(jié)果表明：在超薄條狀硅納米薄膜的兩邊可以形成高效有序反對稱排列的金字塔形量子點，本論文需要解決的是：i.生長量子點的彎曲納米薄膜上的應力是怎樣分布的？ii.什么引起了這種高效反對稱的有序性？iii.引起有序生長量子點的理論最大有序生長范圍是多少？由于應力是使得反對稱形成的驅(qū)使力，論文中首先通過有限元方法仿真計算出硅納米薄膜上

3、生長鍺量子點時薄膜的應力分布情況，然后結(jié)合level set方法及有限元的仿真結(jié)果，統(tǒng)計整理出量子點最大有序生長范圍與薄膜厚度和生長率有關(guān)。
　　本論文取得的主要研究結(jié)果如下：
　　1、應用有限元計算了在獨立的超薄硅納米薄膜兩邊反對稱的生長鍺量子點時，薄膜內(nèi)部及量子點處應力分布是不均勻的；且在量子點正下方薄膜表面應力達到最大值；應力的大小隨著薄膜厚度的變化而變化。
　　2、當量子點反對稱生長時，應力達到最小，符合能量最

4、小化原理。
　　3、討論了厚度對薄膜應變的影響：隨著薄膜厚度的增加，薄膜上下兩界面之間的關(guān)聯(lián)越來越小，材料外延生長的對稱性及有序性就會降低。
　　4、應用level set方法計算了量子點的成核率和生長：通過島的動態(tài)形成過程分析了島的成核機制；然后，通過不同生長方式，計算了量子點外延生長的2D模型；最后對相應的2D生長模型進行了3D驗證。
　　5、計算了在量子點生長的最佳成核位置處逐層生長高效有序量子點的最大范圍值，其