各向異性與量子點(diǎn)平衡形態(tài)及應(yīng)變分布研究.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)以其特有的光電特性和極具潛力的應(yīng)用前景,成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。納米尺度的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)對內(nèi)部載流子具有較強(qiáng)的三維限制作用,表現(xiàn)出明顯優(yōu)于大塊體材料的光學(xué)特性。為了得到具有優(yōu)異光電特性的量子點(diǎn)器件,研究人員對影響量子點(diǎn)特性的內(nèi)外因素進(jìn)行了深入研究,分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行探討。在自組織生長過程中,各向異性值、熱膨脹系數(shù)、晶格常數(shù)以及晶體對稱性等物理參數(shù)都會(huì)對量子點(diǎn)的成核位置、分布排列、平衡形態(tài)以及應(yīng)變分布產(chǎn)生重大影響。因此

2、,研究各物理參數(shù)對異質(zhì)外延量子點(diǎn)體系的影響便成為迫切需要解決的科學(xué)問題。
　　 目前,關(guān)于各向異性與自組織量子點(diǎn)的平衡形態(tài)及應(yīng)變分布等的關(guān)系還沒有系統(tǒng)性的定量研究。本文基于各向異性彈性理論的有限元方法對異質(zhì)外延量子點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要工作和成果如下:
　　 1.基于彈性理論和有限單元法研究了不同各向異性值孤立金字塔形量子點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變分布。研究表明,應(yīng)變與應(yīng)力主要集中在界面附近,在量子點(diǎn)內(nèi)部由下往上,逐漸變小。量子點(diǎn)

3、各向異性系數(shù)不同時(shí),量子點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變分布特征大體相同,數(shù)值略有差異。所有這些應(yīng)變都會(huì)隨著各向異性的增大而相應(yīng)的增大。
　　 2.計(jì)算了不同各向異性值量子點(diǎn)的相關(guān)能量,得到了各向異性與平衡形態(tài)的函數(shù)關(guān)系。結(jié)果表明,應(yīng)變弛豫能隨著各向異性系數(shù)的增大而減小,量子點(diǎn)平衡高寬比隨著各向異性數(shù)值的增大呈現(xiàn)先增大后減小的分布特征。當(dāng)A=1時(shí),即各向同性材料時(shí),平衡高寬比數(shù)值最大。
　　 3.基于異質(zhì)外延體系的熱力學(xué)平衡理論和能量學(xué)