表面方向性對矽鍺量子點與奈米環結構生長之影響

Surface Orientation Effects on SiGe Quantum Dots and Nanorings Formation

李承翰 ； 劉致為 ； 杜文仙 ； 張宏臺 ； 李勝偉

《國家奈米元件實驗室奈米通訊》 18卷1期 (2011/03) Pp. 38-44

https://doi.org/10.29913/NDLC.201103.0006

摘要

本文探討表面晶圓方向對於矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀結構生長時的影響。在此研究中，我們同時成長矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀結構於Si(100)方向、Si(110)方向以及Si(111)方向的晶圓表面上。從這次的研究中我們可以發現，不論是矽鍺量子點或者是矽鍺奈米環狀結構的生長，其基底的形狀對稱都依循Si(100)方向、Si(110)方向以及Si(111)方向的晶圓表面之晶格對稱。這表示未來我們可以藉由改變表面晶圓方向，來達到控制矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀結構基底形狀的效果。此外，由於矽表面未鍵結之氫原子會影響表面吸附速率，造成了矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀結構於Si(100)方向、Si(110)方向以及Si(111)方向的晶圓表面上的成長速率有所不同。更重要的是，在形成鍺外擴散矽鍺奈米環狀結構時很重要的矽覆蓋層，對於量子點的成長速率也有相當大的影響。而本文中所探討的各項表面晶圓方向造成的影響，對於我們控制矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀結構是很重要的參數。而這些可控制的矽鍺量子點以及矽鍺奈米環狀，將可以被應用在各種新穎的光電元件中。

關鍵字

矽鍺 ； 量子點 ； 奈米環 ； 超高真空化學氣相沉積 ； 表面晶圓對稱方向

並列摘要

Surface orientation effects on SiGe quantum dots and nanorings have been investigated in this work. The SiGe quantum dots (QDs) and nanorings on Si (100), Si (110) and Si (111) were grown at 500℃. The shapes of bottom interface of SiGe QDs and nanorings can be controlled by different surface orientation. Moreover, the hydrogen desorption rate is varied with surface orientation. The surface diffusion of adsorbate, which plays an important role in Ge out-diffusion mechanism, is influenced by the hydrogen desorption rate, and results the different formation rate of SiGe nanorings. Moreover, the Si capping layer can also influence the growth rate of SiGe nanorings. Thicker Si capping layer leads to lower SiGe growth rate. These controllable novel nanoring structures can be used in new optoelectronic devices.

並列關鍵字

SiGe ； Quantum Dots ； Nanorings ； UHV/CVD ； Surface Orientation