Formation mechanism of InAs nanostructures on GaAs (001) surface at low temperature

改变生长工艺、控制并调整液滴中原子扩散机制是对复杂纳米结构制备的关键途径, 并且对基于液滴外延方法研究半导体纳米结构十分重要. 本文在不同衬底温度, 不同As压下在GaAs(001)上沉积相同沉积量(5 monolayer)的In液滴并观察其表面形貌的变化. 原子力显微镜图像显示, 液滴晶化后所形成的扩散“盘”且呈现一定的对称性. 随着衬底温度的增高, 圆盘半径逐渐扩大, 扩散圆盘中心出现了坑. 而随着As压的增高, 所形成的液滴密度增加, 以液滴为中心所形成的扩散圆盘宽度逐渐减小. 基于经典的成核扩散理论对实验数据拟合得到: GaAs(001))表面In原子在 \begin{document}$ [1\bar10] $\end{document} 和[110]晶向上的扩散激活能分别为(0.62 ± 0.01) eV和(1.37 ± 0.01) eV, 且扩散系数D0为1.2 × 10–2 cm2/s. 对比其他研究小组的结果证实了理论的正确性. 实验中得到的In原子的扩散激活能以及In液滴在GaAs(001)上扩散机理, 可以为InAs纳米结构特性的调制提供实验指导.