Self-Assembling Formation of Silicon Quantum Dots

硅量子点的自组装形成

基本信息

  • 批准号:
    07455142
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nanometer-size silicon dots were spontaneously formed on thermally-grown SiO_2/c-Si by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) of pure silane (SiH_4) in the temperature range from 525 to 650゚C.The size distribution and the area density of Si dots were evaluated by using atomic fore microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The Si-dot diameter and dot height on as-grown SiO_2 are rate-limited by the thermal decomposition of SiH_4 and the cohesive action of adsorbed precursors on Si nucleation sites, respectively. It has been also found that in the Si dot formation on OH-terminated SiO_2 surface the nucleation density is dramatically enhanced and consequently the dot size and its distribution become small. The tunneling current through SiO_2/Si-dot/SiO_2 double barrier structures was measured by using a conducting AFM probe. As result, negative conductance characteristics are clearly seen at room temperature, indicating that the resonant tunneling occurs through a single Si quantum dot. It was also demonstrated that Si quantum dots covered with SiO_2 exhibit high efficiency luminescence at room temperature. No differences in luminescence peak energy and spectral shape are observable between excitations with a photon energy of 2.54and 3.81eV.It is suggested that the luminescence mainly originates from Si dots whose optical bandgap are under 2.54eV.
在525~650°C的温度范围内,采用纯硅烷(SiH_4)的低压化学气相沉积(LPCVD)在热生长的SiO_2/c-Si上自发形成纳米尺寸的硅点。其尺寸分布和面积通过使用原子前显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)评估硅点的密度,硅点直径和点高度。生长的 SiO_2 上的 SiH_4 热分解和 Si 成核位点上吸附前驱体的内聚作用分别限制了速率。还发现,在 OH 封端的 SiO_2 表面上形成 Si 点时,成核密度为通过使用SiO_2/Si-dot/SiO_2双势垒结构测量了隧道电流。结果,在室温下可以清楚地看到负电导特性,这表明谐振隧道是通过单个硅量子点发生的,并且还证明了覆盖有 SiO_2 的硅量子点在室温下表现出高效率的发光。在光子能量为 2.54 和 3.81eV 的激发之间可以观察到发光峰值能量和光谱形状的差异。这表明发光主要源自 Si 点,其光学带隙低于2.54eV。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Seiichi Miyazaki: "Self-Organizing Fomation of Silicon Quantum Dots by Low Pressure Chemical Vapor Deposition" Material Research Society Symposium Proceeding. 452. (1996)
宫崎精一:“通过低压化学气相沉积自组织硅量子点”材料研究学会研讨会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masatoshi Fukuda: "Resonant Tunneling through a Self-Assembled Si Quantum Dot" Applied Physics Letters. (1997)
福田正敏:“通过自组装硅量子点的共振隧道”应用物理快报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Seiichi Miyazaki: "Self-Assembling of Silicon Quantum Dots and Its Electrical Characterization" Winter Topical Meetings, Chemistry and Physics of Small-Scale Structures, Sant Fe. (1997)
宫崎精一:“硅量子点的自组装及其电特性”冬季专题会议,小尺度结构的化学和物理,Sant Fe。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Seiichi Miyazaki: "Self-Assembling of Silicon Quantum Dot and Its Electronic Characterization" Winter Topical Meetings,Chemistry and Physics of Small-Scale Structures,Santa Fe. (1997)
宫崎精一:“硅量子点的自组装及其电子表征”冬季专题会议,小型结构的化学和物理,圣达菲。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kazuyuki Nakagawa: "Self-Assembling of Silicon Quantum Dot and Its Electronic Characterization" Winter Topical Meetings, Chemistry and Physics of Small-Scate Structures, Santa Fe. (1997)
Kazuyuki Nakakawa:“硅量子点的自组装及其电子表征”冬季专题会议,小型结构的化学和物理,圣达菲。
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  • 发表时间:
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    0
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  • 通讯作者:
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