国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      一種高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法

      文檔序號:8143786閱讀:427來源:國知局
      專利名稱:一種高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于高M(jìn)n含量(In,Mn) As納米點(diǎn)技術(shù),特別是一種高M(jìn)n含量(In,Mn) As 納米點(diǎn)的制備方法。
      背景技術(shù)
      近20年以來,Mn摻雜的III-V族稀磁半導(dǎo)體由于被證實(shí)是本征的稀磁半導(dǎo)體,其 自旋輸運(yùn)性質(zhì)受到了眾多研究者的關(guān)注。外延生長于GaAs (001)單晶襯底上的(In,Mn) As單晶薄膜是其中主要的一類。由于(In,Mn)As單晶薄膜和GaAs(OOl)單晶襯底之間存 在著較大的晶格失配度,為抑制壓應(yīng)力引起的三維Stranski-Krastanov(S-K)生長模式, (In1^xMnx) As (χ < 0. 12)單晶薄膜中的Mn含量受到嚴(yán)格限制,且必須在較低的生長溫度下 (200-250 0C )生長。由于提高磁性半導(dǎo)體中的Mn含量可以增強(qiáng)半導(dǎo)體中的自旋與電子的相互作用, 研究者將Mn引入到InAsAiaAs(OOl)量子點(diǎn)體系中,希望(In,Mn)As/GaAs (001)納米點(diǎn)的 S-K三維生長模式能夠提高外延晶體中Mn的含量。S-K生長模式的關(guān)鍵要求在于提高材 料的生長溫度。基于此,Jeon等人將材料的生長溫度提高到300°C,得到了 Ina84Mntll6As/ GaAs(OOl)納米點(diǎn)[Advanced Material,14 (2002) 23],具有了室溫附近的居里溫度。盡管 該方法得到的納米點(diǎn)中Mn含量已經(jīng)高于(In,Mn)As單晶外延薄膜中Mn含量,但是考慮到 Mn含量的升高其實(shí)有利于減小納米點(diǎn)外延生長中晶格失配帶來的壓應(yīng)力,因此在三維納米 點(diǎn)生長機(jī)制中Mn含量還應(yīng)有很大提升的空間。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種充分利用(In,Mn)As/GaAs (001)異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)生長 過程中的S-K生長模式,得到高M(jìn)n濃度的(In,Mn)As納米點(diǎn),應(yīng)用于自旋電子學(xué)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方 法,包括以下步驟(1)完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項生長準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有In、Mn、 Ga、As源;在超凈間將GaAs (001)單晶襯底切割并用h粘附于樣品臺上;在進(jìn)出腔中對于 襯底及樣品臺進(jìn)行去水氣烘烤,在緩沖腔中對于襯底及樣品臺進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤;用 液氮冷卻生長腔,以提高背景真空度;(2)在生長腔中外延生長GaAs (001)高溫緩沖層,以提高異質(zhì)生長的界面質(zhì)量;然 后降溫至設(shè)定生長溫度,生長InAs浸潤層,隨后在該生長溫度采用間歇式沉積的方法生長 IiVxMnxAs 納米點(diǎn),0. 23 ^ χ ^ 0. 56 ;(3)沉積結(jié)束后將襯底溫度降溫,將樣品連同樣品臺自緩沖腔和進(jìn)出腔取出,并從 樣品臺上取下。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其顯著優(yōu)點(diǎn)利用分子束外延技術(shù)與設(shè)備,以GaAs(OOl) 單晶為襯底,提高生長溫度至350-400°C,引入1-1. 5個分子層厚的InAs浸潤層,并采用間隙式生長方式,得到的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)外延生長于GaAs (001)單晶表面,保持 GaAs(OOl)單晶的閃鋅礦結(jié)構(gòu),而其中Mn替代h的濃度高達(dá)23_56%。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


      圖1是利用本發(fā)明的制備方法在380°C生長得到的(In,Mn)AS/GaAS (001)納米點(diǎn) 的表面形貌和界面顯微形貌圖。圖2是利用本發(fā)明的制備方法在380°C生長得到的MhMnxAsAiaAs(OOl)納米點(diǎn) 的熱磁曲線。
      具體實(shí)施例方式本發(fā)明高M(jìn)n含量(In, Mn) As納米點(diǎn)的制備方法,與(In,Mn) As/GaAs (001)薄膜 生長技術(shù)中通過低溫((250°C )抑制晶格失配應(yīng)力帶來的S-K三維生長模式相反,本發(fā) 明中通過提高(In,Mn)As在GaAs (001)單晶表面的生長溫度(350_400°C ),提高沉積原子 在GaAs (001)表面的遷移能力,引入InAs浸潤層緩沖晶格失配度,采用間斷式的生長模式 提供原子足夠的遷移時間,來實(shí)現(xiàn)超高M(jìn)n濃度的(In,Mn)AS納米點(diǎn)的外延生長。即利用分 子束外延技術(shù)與設(shè)備,以GaAs (001)單晶為襯底,首先在襯底表面高溫生長GaAs緩沖層,然 后將生長溫度設(shè)定在350-400°C,引入1-1. 5個分子層厚的InAs浸潤層,采用間隙式生長方 式得到的高M(jìn)n含量(In, Mn) As納米點(diǎn),外延生長于GaAs (001)單晶表面,保持GaAs (001) 單晶的閃鋅礦結(jié)構(gòu),而其中Mn替代h的濃度高達(dá)23-56%。本發(fā)明的高M(jìn)n含量(In,Mn) As納米點(diǎn)的制備方法,包括以下步驟1、首先完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項生長準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有In、 Mn、Ga、AS源;在超凈間將GaAs (001)單晶襯底切割并用^!粘附于樣品臺上;在進(jìn)出腔中對 于襯底及樣品臺進(jìn)行去水氣烘烤,在緩沖腔中對于襯底及樣品臺進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤; 用液氮冷卻生長腔,以提高背景真空度至5X IO-iciTorr以下。2、在生長腔中將生長溫度提升至GaAs (001)單晶去氧化溫度以上20°C,外延生長 200nm及以上厚度的GaAs(OOl)高溫緩沖層,以提高異質(zhì)生長的界面質(zhì)量;將溫度降低至設(shè) 定的生長溫度(350-400°C ),首先外延生長1-1. 5個分子層的InAs作為浸潤層;然后通過 h、Mn源的溫度來控制Mn替代h的濃度在23-56%的范圍;在同樣溫度采用間歇式沉積的 方法生長(In,Mn) As,每沉積10-20秒間歇1_3分鐘,累計的沉積時間不超過160秒。3、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C,在生長腔真空度降至5X10_1(lTOrr以下后, 將樣品連同樣品臺自緩沖腔和進(jìn)出腔取出,并從樣品臺上取下。4、利用原子力顯微鏡(AFM)對納米點(diǎn)的表面形貌進(jìn)行表征;利用高分辨透射電鏡 (HRTEM)對于納米點(diǎn)的外延原子排布進(jìn)行表征;利用超導(dǎo)量子干涉磁性測量儀測量材料的 熱磁曲線。結(jié)果表明在高M(jìn)n濃度下,納米點(diǎn)能夠外延生長,無顯著缺陷;Mn的濃度、生長時 間的增加都將增強(qiáng)納米點(diǎn)體系中的磁性互作用。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的高M(jìn)n含量(In,Mn) As納米點(diǎn)的制備方法做進(jìn)一步詳 細(xì)的描述。實(shí)施例1
      1、首先確認(rèn)MBE系統(tǒng)中至少分別裝有高純Mn源、h源、fei源、As源(純度高于 99.999%)。完成MBE設(shè)備的各項生長準(zhǔn)備程序?qū)⒊瑑糸g中將GaAs(OOl)單晶襯底按照 需求切割并用熔融的化粘附于樣品臺上;將襯底連同樣品臺置入進(jìn)出腔,并對襯底及樣品 臺進(jìn)行去水氣烘烤;將襯底連同樣品臺轉(zhuǎn)移至緩沖腔,并對襯底及樣品臺進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì) 的烘烤;用液氮冷卻生長腔,以提高背景真空度至2X IO-iciTorr以下。2、將襯底連同樣品臺轉(zhuǎn)移至生長腔,將生長溫度提升至GaAs(OOl)單晶襯底去氧 化溫度以上20°C,外延生長500nm的GaAs高溫緩沖層;將生長溫度降至380°C,首先外延生 長1. 2個分子層的^As作為浸潤層;然后通過控制h源、Mn源的溫度控制Mn的流量占兩 者總和的比例,使得Mn的濃度在x = 0. 44,在380°C采用間歇式沉積的方法生長(In,Mn) As,每沉積10秒間歇3分鐘,累計的沉積時間為40秒。3、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C,在生長腔真空度降至2X10_1(lTOrr,將樣品 連同樣品臺自緩沖腔和進(jìn)出腔取出,并從樣品臺上取下。4、利用AFM、TEM對樣品的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,證實(shí)得到外延納米點(diǎn)結(jié)構(gòu),結(jié)果如 圖1(b)和圖1(a)所示。圖1是利用本發(fā)明的制備方法在380°C生長得到的(In,Mn)As/ GaAs(OOl)納米點(diǎn)的表面形貌和界面顯微形貌圖。其中圖1(a)是^ia56Mna44As納米點(diǎn)的 橫截面高分辨電鏡(HRTEM),圖1 (b)是對應(yīng)于圖1(a)樣品的原子力顯微鏡(AFM)圖像,沉 積時間為40s。圖1(c)為Ina44Mna56As納米點(diǎn)的AFM圖像,沉積時間為80s。圖1⑷為 1%T7Mn0.23As納米點(diǎn)的AFM圖像,沉積時間為80s。實(shí)施例2 在步驟2中將累計沉積時間控制為80s,其余步驟同實(shí)施例1。樣品的熱磁曲線如 圖2所示。圖2是利用本發(fā)明的制備方法在380°C生長得到的MhMnxAsAiaAs(OOl)納米 點(diǎn)的熱磁曲線(χ = 0. 23,0. 33,0.44,0. 56),沉積時間均為80s。實(shí)施例3 在步驟2中將Mn的濃度控制在χ = 0. 23,其余步驟同實(shí)施例2。樣品的形貌特征 如圖1(d)所示,熱磁曲線如圖2所示。實(shí)施例4 在步驟2中將Mn的濃度控制在χ = 0. 33,其余步驟同實(shí)施例2。樣品的熱磁曲線 如圖2所示。實(shí)施例5:在步驟2中將Mn的濃度控制在χ = 0. 56,其余步驟同實(shí)施例2。樣品的表面形貌 如圖1所示,熱磁曲線如圖2所示。
      權(quán)利要求
      1.一種高M(jìn)n含量(In,Mn) As納米點(diǎn)的制備方法,其特征在于包括以下步驟(1)完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項生長準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有In、Mn、Ga、 As源;在超凈間將GaAs (001)單晶襯底切割并用化粘附于樣品臺上;在進(jìn)出腔中對于襯底 及樣品臺進(jìn)行去水氣烘烤,在緩沖腔中對于襯底及樣品臺進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤;用液氮 冷卻生長腔,以提高背景真空度;(2)在生長腔中外延生長GaAs(001)高溫緩沖層,以提高異質(zhì)生長的界面質(zhì)量;然后 降溫至設(shè)定生長溫度,生長InAs浸潤層,隨后在該生長溫度采用間歇式沉積的方法生長 IiVxMnxAs 納米點(diǎn),0. 23 ^ χ ^ 0. 56 ;(3)沉積結(jié)束后將襯底溫度降溫,將樣品連同樣品臺自緩沖腔和進(jìn)出腔取出,并從樣品 臺上取下。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法,其特征在于步 驟O)中外延生長的GaAs (001)高溫緩沖層的生長溫度為GaAs (001)單晶去氧化溫度以上 200C ;厚度為200nm以上。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法,其特征在于步驟 (2)中生長溫度為350-400°C。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法,其特征在于步驟 ⑵中InAs浸潤層的厚度為1-1. 5個分子層。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法,其特征在于步驟 (2)中間歇式沉積的方法為每沉積10-20秒間歇1-3分鐘,累計的沉積時間不超過160秒。
      全文摘要
      本發(fā)明高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)的制備方法,完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項生長準(zhǔn)備程序,在生長腔中外延生長GaAs(001)高溫緩沖層,以提高異質(zhì)生長的界面質(zhì)量;然后降溫至設(shè)定生長溫度,生長InAs浸潤層,隨后在該生長溫度采用間歇式沉積的方法生長In1-xMnxAs納米點(diǎn),0.23≤x≤0.56;沉積結(jié)束后將襯底溫度降溫,將樣品連同樣品臺自緩沖腔和進(jìn)出腔取出,并從樣品臺上取下。本發(fā)明采用間隙式生長方式,得到的高M(jìn)n含量(In,Mn)As納米點(diǎn)外延生長于GaAs(001)單晶表面,保持GaAs(001)單晶的閃鋅礦結(jié)構(gòu),而其中Mn替代In的濃度高達(dá)23-56%。
      文檔編號C30B29/40GK102080257SQ20101056505
      公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
      發(fā)明者徐鋒, 李永勝, 杜宇雷, 陳 光 申請人:無錫南理工科技發(fā)展有限公司
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
      1