2、半导体δ掺杂与V形量子阱研究

半导体δ掺杂与V形量子阱研究

1. 表面重构与δ掺杂材料

在半导体生长过程中，表面重构会在生长中断和掺杂剂沉积期间发生变化。当在Ga/As的共升华温度以下生长，且Ga/As通量比接近1时，通过反射高能电子衍射发现GaAs (001) 上存在 (1 x 1) 表面重构；当Ga/As通量比 ≤ 1时，则出现 (2 x 4) 表面重构。当Ga通量终止时，表面保持As稳定，表面重构仍为 (2 x 4) 的富As重构。在GaAs上长时间沉积Si后，表面重构会从 (2 x 4) 变为 (1 x 3) 。

δ掺杂技术已应用于多种材料，包括III - V族半导体、II - VI族化合物和Si等。在δ掺杂的化合物半导体中使用了各种掺杂剂，例如在GaAs中使用Si、Be、C、Ge和Zn等；对于IV族半导体，则使用B、Ga和Sb等。

2. V形量子阱的形成

有两种方法可以在半导体中生成V形量子阱：一种是通过片层掺杂剂变化，另一种是通过合金半导体（如AlₓGa₁₋ₓAs）的线性成分梯度。这里主要关注片层掺杂剂变化的方法。

在z = z₀的xy平面上有一片正掺杂离子，其在z方向的掺杂分布可以用高斯函数描述：
[N_d(z) = \frac{N_{2D}}{\sigma\sqrt{2\pi}} \exp\left[-\frac{(z - z_0)^2}{2\sigma^2}\right]]
其中，$N_{2D}$ 是二维掺杂剂密度（每平方厘米），$\sigma$ 是高斯函数的标准差，且 $\sigma = \sqrt{2D\tau}$，$D$ 是扩散系数，$\tau$ 是扩散时间。掺杂区域在z方向的厚度约为 $2\sigma$。

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