本發(fa)明(ming)涉(she)及(ji)半(ban)導(dao)(dao)體材料制備(bei)技術領域，具體涉(she)及(ji)一(yi)種基于聚焦離子束誘(you)導(dao)(dao)的有序(xu)砷化鎵量子點的制備(bei)方法。

背景技術：

近(jin)年來，量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點在納米科學技術領域(yu)扮演(yan)著(zhu)越(yue)來越(yue)重(zhong)要的(de)角色。由于量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點明顯的(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)限制(zhi)效(xiao)應和小尺寸效(xiao)應帶來的(de)獨(du)特的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)和光(guang)電(dian)子(zi)(zi)(zi)性質，引起了科研工作者廣泛的(de)興(xing)趣(qu)。

由于發射光(guang)(guang)譜(pu)窄(zhai)、發射波長可調(diao)和化學(xue)穩定(ding)性(xing)能(neng)好(hao)等(deng)優異的(de)光(guang)(guang)學(xue)、電(dian)學(xue)性(xing)能(neng)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)在納米半導體器件制(zhi)造(zao)中有(you)廣(guang)泛的(de)應(ying)用，如(ru)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)激光(guang)(guang)器、量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)光(guang)(guang)電(dian)探測(ce)器、量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)太陽能(neng)電(dian)池、量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)發光(guang)(guang)二(er)極管和量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)異質結(jie)(jie)(jie)場(chang)效應(ying)晶體管等(deng)。量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)器件往(wang)往(wang)要求(qiu)制(zhi)備的(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)有(you)序(xu)統(tong)一(yi)的(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)排布(bu)。但是如(ru)何(he)獲得高(gao)質量(liang)(liang)(liang)的(de)有(you)序(xu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)從始(shi)至終都是研究者(zhe)們研究的(de)難題。

一(yi)般來講，量子(zi)點的制備方(fang)法可以分(fen)為(wei)兩種：

一種(zhong)是自上而下的制(zhi)備方法，利用先(xian)進的薄(bo)膜生長(chang)技(ji)術(shu)(shu)結(jie)合超(chao)微細加工工藝來制(zhi)備量(liang)子點(dian)，比如(ru)光刻和(he)刻蝕技(ji)術(shu)(shu)。由于生長(chang)和(he)加工設備的限制(zhi)，這(zhe)種(zhong)方法難以制(zhi)備出尺寸極小(xiao)而且(qie)形貌可控(kong)的高質量(liang)量(liang)子點(dian)，同時獲得(de)的量(liang)子點(dian)側(ce)壁分辨率低、易(yi)損傷等(deng)缺點(dian)。

另一種方(fang)法是自(zi)下(xia)而上的自(zi)組裝方(fang)法，主要包括分子(zi)束外(wai)(wai)延和金(jin)屬有機(ji)氣相沉積法等方(fang)法。相比于自(zi)上而下(xia)的方(fang)式，外(wai)(wai)延生(sheng)長(chang)制(zhi)備量(liang)子(zi)點更加(jia)快捷，同時(shi)材料質量(liang)更好。

純粹利(li)用(yong)外延生(sheng)長技術制備(bei)量(liang)子(zi)(zi)點，形成的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)點結構必然是隨(sui)機(ji)分布的(de)(de)。基于此，我們(men)提出(chu)一種基于聚焦離子(zi)(zi)束誘導的(de)(de)有(you)序砷(shen)化鎵(jia)量(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)制備(bei)方法，該方法結合FIB技術和外延生(sheng)長技術，為(wei)有(you)序量(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)制備(bei)提供了一種可行的(de)(de)方案。

技術實現要素：

本發明的(de)(de)目的(de)(de)在于(yu)，提供一種基于(yu)聚焦離子(zi)(zi)束誘(you)導的(de)(de)有序(xu)砷化鎵量(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)制備方(fang)法，該方(fang)法通過FIB生長有序(xu)Ga液滴，并以此作(zuo)為加(jia)工模板(ban)，利(li)用分子(zi)(zi)束外延生長實現有序(xu)GaAs量(liang)子(zi)(zi)點的(de)(de)制備。

本(ben)發明(ming)的技術(shu)方案如下(xia)：

一種(zhong)基(ji)于聚(ju)焦(jiao)離子束(shu)誘導的(de)有序砷化鎵量(liang)子點的(de)制備(bei)方(fang)法，包括如下(xia)步驟(zou)：

步驟(zou)一：提供GaAs襯底材(cai)(cai)料，對所(suo)述(shu)GaAs襯底材(cai)(cai)料進行表面清潔；

步驟(zou)二：利用聚焦(jiao)離子束(shu)（FIB）轟擊GaAs襯底，通過改變離子束(shu)照射參(can)數，誘導有序Ga金屬納米液滴形(xing)成；

步驟(zou)三：把GaAs襯底放入(ru)分(fen)子束外延（MBE）系統中，打開As4源，形(xing)成(cheng)有序GaAs量子點。

對GaAs襯底的(de)表面進行(xing)清洗。

所(suo)述聚焦離子束的照射角度范圍為37°—60°。

所述聚焦離子束的加(jia)速電壓范圍為5keV—15keV。

所述聚焦離子束(shu)的束(shu)流(liu)范圍為0.06nA—5nA。

當GaAs襯底放入分(fen)子(zi)束(shu)外延(yan)系(xi)統(tong)進行分(fen)子(zi)束(shu)外延(yan)時(shi)，生(sheng)長溫度范圍控制在100℃—580℃。

本發明(ming)的有益效(xiao)果如下：

本發(fa)明通過(guo)聚焦離(li)子(zi)束（FIB）生長有(you)序(xu)Ga液(ye)滴，并以此作為加工模(mo)板，利用分子(zi)束外延生長實現有(you)序(xu)GaAs量子(zi)點的制備。

附圖說明

圖1為使用(yong)本方法制備有序砷化鎵量子點的示(shi)意圖；

其中，附圖標記為：110-襯(chen)底，210-有序(xu)Ga金屬納米液滴，310-有序(xu)GaAs量(liang)子點。

具體實施方式

如(ru)(ru)圖1 所示，本發明涉(she)及(ji)一種基于聚焦離子(zi)(zi)束誘導的有序(xu)砷化鎵量子(zi)(zi)點的制備方法，包括如(ru)(ru)下(xia)步(bu)驟：

步驟一(yi)：選擇(ze)一(yi)襯(chen)底110，該(gai)襯(chen)底為(wei)半絕緣GaAs單晶片，晶向為(wei)（100），厚度為(wei)325um； 對GaAs基片進(jin)行RCA清洗(xi)。

步驟二：利用聚(ju)焦離(li)子(zi)(zi)束(shu)(shu)（FIB）轟擊襯底110，通過改變(bian)離(li)子(zi)(zi)束(shu)(shu)照射(she)參數，誘導有(you)序(xu)Ga金(jin)屬納米液滴(di)(di)210形(xing)(xing)成。有(you)序(xu)Ga金(jin)屬納米液滴(di)(di)210的(de)形(xing)(xing)成可以(yi)理解為：高(gao)能Ga+濺射(she)到GaAs表面，當(dang)能量(liang)到達一定(ding)值，會破壞(huai)Ga-As化學鍵，襯底上大量(liang)液滴(di)(di)鎵聚(ju)集成核(he)形(xing)(xing)成鎵液滴(di)(di)。其中，FIB的(de)入(ru)射(she)角為55°，加速電(dian)壓(ya)為10keV，離(li)子(zi)(zi)束(shu)(shu)電(dian)流為0.93nA，轟擊時(shi)間為5min。

步驟(zou)三：把GaAs襯底(di)放入分子束(shu)外延（MBE）系統中(zhong)，打(da)開As4源，形成(cheng)有序(xu)GaAs量子點310。其中(zhong)，分子束(shu)外延生長速率為1ML/s，溫度為500℃，真空度為10-8Torr。

以上所述，僅為本(ben)發明(ming)中具(ju)體實施方式，但本(ben)發明(ming)的保護(hu)(hu)(hu)范(fan)(fan)(fan)圍并(bing)不(bu)局限于此，任何熟悉該(gai)技術的人在本(ben)發明(ming)所揭露的技術范(fan)(fan)(fan)圍，可輕易想(xiang)到的變化或者替換，都應涵(han)蓋在本(ben)發明(ming)的保護(hu)(hu)(hu)范(fan)(fan)(fan)圍之中。因此，本(ben)發明(ming)的保護(hu)(hu)(hu)范(fan)(fan)(fan)圍應該(gai)以權(quan)利(li)要求(qiu)書的保護(hu)(hu)(hu)范(fan)(fan)(fan)圍為準。