18、液滴蚀刻法制备量子环的研究进展

液滴蚀刻法制备量子环的研究进展

1. 纳米孔内GaAs再结晶与量子环光学性质模拟

在纳米结构研究中，纳米孔内GaAs的再结晶是一个重要过程。对于半径小于 (r_D) 的表面单元，液滴会使表面水平以 (dz/dt = -R_e) 的速率下降，其中 (R_e) 为蚀刻速率。在液滴表面与晶体衬底表面的边界处，假定存在GaAs的再结晶，半径为 (r_D) 的单元表面水平以 (dz/dt = R_r) 的速率增加，(R_r) 为再结晶速率。

根据相关数据，对 (R_d)、(R_e) 和 (R_r) 的值进行调整：
- (R_d)：根据相关条件，在液滴去除时间达150 s的情况下进行调整。
- (R_e)：依据原子力显微镜（AFM）数据，针对9 nm的孔深进行调整。
- (R_r)：针对2 nm的壁高进行调整。

在不同近似条件下，对蚀刻的AlGaAs衬底表面和再结晶GaAs表面的轮廓进行计算：
- 当 (dV/dt \propto V^{1/3}) 时，再结晶GaAs的厚度随 (r) 的减小而减小。
- 当 (dV/dt \propto V^{2/3}) 时，再结晶GaAs的厚度保持恒定。

与AFM线扫描结果对比发现，(dV/dt \propto V^{2/3}) 的近似条件与实验结果更吻合，这表明Ga原子可能从整个液滴表面脱离。更精细的模型假设液滴为核 - 壳结构，也能与孔开口周围壁的AFM轮廓相匹配。

综合来看，模型计算表明纳米孔内GaAs的再结晶是可能的过程，且液滴蚀刻（LDE）GaAs量子环（QR）的形状可能与表面壁的形状有很大差异。不过，为获得更真实的量子环形状，还需要进行额外的结构研究。 <