Controlled fabrication of quantum dots and nanostructures by controlling high-index surfaces of group IV semiconductors

通过控制 IV 族半导体的高折射率表面来控制量子点和纳米结构的制造

基本信息

批准号：
15310081
负责人：
FUJIKAWA Yasunori
金额：
$ 10.37万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

Controlling the size and shape of Ge quantum dots formed on the Si(001) substrate is great technological importance for their application. Surfactant effects on this system are regarded as one of promising methods to achieve the controlled growth of quantum dots. Among them, hydrogen-adsorption effect, which has been studied intensively these days, is known to suppress the formation of the "hut" structure formed upon four Ge{105} facets. We have investigated the structure of the Ge(105) surface formed on a Si(105) substrate using STM and AFM to establish the surface structure. The strained structure model for this surface, which we have proposed based on comparison between experimental and theoretical STM images, is confirmed by an atomically resolved AFM image. Hydrogen adsorption on this system has been studied using STM, to show the role of surface strain on the stability of the Ge(105) under hydrogen-adsorption condition. The STM images of the Ge(105) surfaces with adsorbed hydrogen atoms are understood based on the newly-established atomic structure of Ge(105). We observed the stability of hydrogen-covered Ge(105) surface with different amounts of Ge to find that the hydrogen adsorption on the Ge(105) surfaces with Ge coverages of less than 1.4 ML makes the surface remarkably unstable and results in the roughening of the surface. This fact indicates that the hydrogen adsorption on Ge(105) increases the surface strain by arresting the strain-relief mechanism via the formation of sp^2-hybridized dimers on the Ge(105) surface. Thus, the formation of Ge(105) will be unfavorable and suppressed under the existence of adsorbed hydrogen.

控制Si（001）底物上形成的GE量子点的大小和形状对于它们的应用而言非常重要。表面活性剂对该系统的影响被认为是实现量子点受控生长的有前途的方法之一。其中，如今已深入研究的氢吸附效应已知可以抑制在四个GE {105}方面形成的“小屋”结构的形成。我们已经研究了使用STM和AFM在SI（105）底物上形成的GE（105）表面的结构，以建立表面结构。该表面的应变结构模型通过原子解析的AFM图像证实了我们根据实验和理论STM图像之间的比较提出的。已经使用STM研究了该系统上的氢吸附，以显示表面应变对GE（105）在氢吸附条件下的稳定性的作用。基于GE新建立的原子结构，可以理解具有吸附氢原子的GE（105）表面的STM图像（105）。我们观察到具有不同量的GE的氢覆盖的GE（105）表面的稳定性，发现GE（105）表面上的氢吸附的GE覆盖率小于1.4 mL，使表面非常不稳定，并导致表面粗糙。这一事实表明，GE上的氢吸附（105）通过通过在GE（105）表面上形成SP^2-杂交二聚体来阻止应变机制来增加表面应变。因此，在吸附氢的存在下，GE（105）的形成将不利并抑制。

项目成果

期刊论文数量（58）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Surface pre-melting and surface flattening of Bi nanofilms on Si(111)-7x7

Si(111)-7x7 上 Bi 纳米薄膜的表面预熔化和表面整平

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
Surf.Sci. 547
影响因子：
0
作者：
Takasi Nisisako;Toru Torii;Toshiro Higuchi;S.Yaginuma et al.
通讯作者：
S.Yaginuma et al.

Development of a metal-tip cantilever for noncontact atomic force microscopy

DOI：
10.1063/1.1865812
发表时间：
2005-03-01
期刊：
REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
影响因子：
1.6
作者：
Akiyama, K;Eguchi, T;Hasegawa, Y
通讯作者：
Hasegawa, Y

Surface and Interface Strain Control of Semiconductor Heterostructure.

半导体异质结构的表面和界面应变控制。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Kotai Butsuri (in press)
影响因子：
0
作者：
Y.Fujikawa;T.Sakurai
通讯作者：
T.Sakurai

Thin bismuth film as a template for pentacene growth

DOI：
10.1063/1.1865350
发表时间：
2005-02
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
J. Sadowski;T. Nagao;S. Yaginuma;Y. Fujikawa;A. Al‐Mahboob;K. Nakajima;T. Sakurai;G. Thayer;R. Tromp
通讯作者：
J. Sadowski;T. Nagao;S. Yaginuma;Y. Fujikawa;A. Al‐Mahboob;K. Nakajima;T. Sakurai;G. Thayer;R. Tromp

Bilayer-by-bilayer etching of 6H-GaN (0001) with Cl

Cl 双层逐双层蚀刻 6H-GaN (0001)