本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚焦離子束誘導(dǎo)的有序砷化鎵量子點的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，量子點在納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。由于量子點明顯的量子限制效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)帶來的獨特的電子和光電子性質(zhì)，引起了科研工作者廣泛的興趣。

由于發(fā)射光譜窄、發(fā)射波長可調(diào)和化學(xué)穩(wěn)定性能好等優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性能，量子點在納米半導(dǎo)體器件制造中有廣泛的應(yīng)用，如量子點激光器、量子點光電探測器、量子點太陽能電池、量子點發(fā)光二極管和量子點異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管等。量子點結(jié)構(gòu)的器件往往要求制備的量子點有序統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)排布。但是如何獲得高質(zhì)量的有序量子點結(jié)構(gòu)從始至終都是研究者們研究的難題。

一般來講，量子點的制備方法可以分為兩種：

一種是自上而下的制備方法，利用先進的薄膜生長技術(shù)結(jié)合超微細加工工藝來制備量子點，比如光刻和刻蝕技術(shù)。由于生長和加工設(shè)備的限制，這種方法難以制備出尺寸極小而且形貌可控的高質(zhì)量量子點，同時獲得的量子點側(cè)壁分辨率低、易損傷等缺點。

另一種方法是自下而上的自組裝方法，主要包括分子束外延和金屬有機氣相沉積法等方法。相比于自上而下的方式，外延生長制備量子點更加快捷，同時材料質(zhì)量更好。

純粹利用外延生長技術(shù)制備量子點，形成的量子點結(jié)構(gòu)必然是隨機分布的?；诖?，我們提出一種基于聚焦離子束誘導(dǎo)的有序砷化鎵量子點的制備方法，該方法結(jié)合FIB技術(shù)和外延生長技術(shù)，為有序量子點的制備提供了一種可行的方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于聚焦離子束誘導(dǎo)的有序砷化鎵量子點的制備方法，該方法通過FIB生長有序Ga液滴，并以此作為加工模板，利用分子束外延生長實現(xiàn)有序GaAs量子點的制備。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于聚焦離子束誘導(dǎo)的有序砷化鎵量子點的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：提供GaAs襯底材料，對所述GaAs襯底材料進行表面清潔；

步驟二：利用聚焦離子束（FIB）轟擊GaAs襯底，通過改變離子束照射參數(shù)，誘導(dǎo)有序Ga金屬納米液滴形成；

步驟三：把GaAs襯底放入分子束外延（MBE）系統(tǒng)中，打開As4源，形成有序GaAs量子點。

對GaAs襯底的表面進行清洗。

所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速電壓范圍為5keV—15keV。

所述聚焦離子束的束流范圍為0.06nA—5nA。

當GaAs襯底放入分子束外延系統(tǒng)進行分子束外延時，生長溫度范圍控制在100℃—580℃。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明通過聚焦離子束（FIB）生長有序Ga液滴，并以此作為加工模板，利用分子束外延生長實現(xiàn)有序GaAs量子點的制備。

附圖說明

圖1為使用本方法制備有序砷化鎵量子點的示意圖；

其中，附圖標記為：110-襯底，210-有序Ga金屬納米液滴，310-有序GaAs量子點。

具體實施方式

如圖1 所示，本發(fā)明涉及一種基于聚焦離子束誘導(dǎo)的有序砷化鎵量子點的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：選擇一襯底110，該襯底為半絕緣GaAs單晶片，晶向為（100），厚度為325um； 對GaAs基片進行RCA清洗。

步驟二：利用聚焦離子束（FIB）轟擊襯底110，通過改變離子束照射參數(shù)，誘導(dǎo)有序Ga金屬納米液滴210形成。有序Ga金屬納米液滴210的形成可以理解為：高能Ga+濺射到GaAs表面，當能量到達一定值，會破壞Ga-As化學(xué)鍵，襯底上大量液滴鎵聚集成核形成鎵液滴。其中，F(xiàn)IB的入射角為55°，加速電壓為10keV，離子束電流為0.93nA，轟擊時間為5min。

步驟三：把GaAs襯底放入分子束外延（MBE）系統(tǒng)中，打開As4源，形成有序GaAs量子點310。其中，分子束外延生長速率為1ML/s，溫度為500℃，真空度為10-8Torr。

以上所述，僅為本發(fā)明中具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍，可輕易想到的變化或者替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之中。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。