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InAsGaAs自组织量子点异质结构的MOCVD生长及特性研究
引言
异质结构在微电子技术中具有重要的应用价值，在半导体器件中的应用推动了人们对异质结构的研究。自组织量子点异质结构是一种与晶体缺陷相关的异质结构，具有优异的电学和光学性质，尤其在半导体激光器、光电探测器等光电器件中的应用中表现出良好的性能。
MOCVD是当前半导体器件生产中最常用的制备工艺之一，在MOCVD中，材料的生长过程是在真空环境下进行的。InAs/GaAs量子点结构是在MOCVD工艺下可制备的一种自组织结构，由于其具有许多优异的性质，因此在半导体器件中得到了广泛的应用。本文着重研究了InAs/GaAs自组织结构的生长工艺、特点和应用，重点分析了其在半导体器件中的电学和光学性能。
一、InAs/GaAs自组织结构的生长工艺
InAs/GaAs自组织结构的生长工艺通常是通过金属有机化学气相沉积法（MOCVD）制备得到的。MOCVD是一种非常重要的制备工艺，是生长III-V族半导体材料的主要手段之一。该技术利用金属有机化合物和气氛中的有机气体进行反应，从而在衬底上生长半导体材料。MOCVD生长的InAs/GaAs量子点结构主要包括以下几个过程：
1.衬底清洗：生长开始前的关键步骤是将GaAs衬底表面清洗干净。通常采用的是酸洗方法。
2.衬底预处理：清洗过后，需要对GaAs表面进行预处理，以去除残留的表面氧化物和热处理后的GaAs晶格畸变。
3.抑制Gallium的反应：生长InAs/GaAs量子点结构时，通常离子束辅助蒸发（IBAE）被采用在初始阶段进一步抑制Gallium和As4的反应，以克服GaAs衬底表面的聚类现象。
4.非均匀性控制：生长过程中的温度、压力和InAs浓度的调节可以控制量子点的大小和密度，从而调节样品的发光性质。调节温度可以将量子点尺寸减小至接近1nm，量子点密度在1x1010/cm2和1×1013/cm2之间。
5.后处理：可采用200°C左右的快速热退火程序对生长的量子点进行生长，从而使其在半导体器件上可靠地应用。
二、InAs/GaAs自组织结构的特点
1.优异的光学性能：自组织结构中InAs量子点的气相生长以及衬底的光漏隙和弛豫，使其具有了低-dimensional面向量子红外光电子学、光器件和信息技术的应用潜力。
2.独特的电学性能：InAs/GaAs自组织结构还具有良好的电学性能，主要表现在其具有非线性电学特性、在高温下具有稳定表现、在非等同电极的情况下其表现还具有强抑制效应等。
三、InAs/GaAs自组织结构的应用
自组织结构InAs/GaAs通过ICP-RIE的空间选择性刻蚀制备阵列型量子点。在此过程中，需要使用电子束曝光技术一次特性的模板刻蚀形成具有高浓度、高均匀度和在衬底上的大面积尺寸的量子点布尔阵列。
InAs/GaAs自组织结构还可以用作高速电光调制器和光探测器，主要原因是它的高电极效率和低驱动电压。
此外，自组织结构InAs/GaAs还被广泛应用于太阳能电池、半导体激光器等各种光电器件中，其具有以下特点：
1.高光稳定性，使得自组织结构能够承受高能量输入以及密度。
2.具有可控的谷带、导带结构和量子态。
3.高效、低成本、易于集成和基于现有的生长设备。
结论
自组织结构InAs/GaAs成为一种比较热门的研究课题，由于其在半导体器件中的应用广泛，因此其研究具有重要意义。本文通过对自组织结构InAs/GaAs的生长工艺、特点和应用进行了分析和总结，不仅能够更好地了解自组织结构InAs/GaAs的特点，同时也能够支持自组织结构InAs/GaAs在半导体器件中的广泛应用，有望解决目前尚未解决的半导体器件中的电学和光学问题，对于半导体技术的发展起到了重要的推动作用。