半导体超晶格的X射线双晶衍射研究

摘要

X射线双晶衍射模拟技术及运动学理论模拟双晶衍射摇摆曲线是研究研究半导体多层膜和超晶格的结构及完美性的有效手段。本文从X射线运动学的普遍理论——布拉格方程出发，推导出适用于多层膜及超晶格结构的X射线衍射摇摆曲线理论模拟的迭代解。对几种不同的多层膜、超晶格结构的结构参数和结构完美性进行了详细的研究分析。 1．计算了AlGaAs/GaAs材料的超晶格以及量子阱结构参数，并研究了低级卫星峰的规律性消光规律。采用具有整数分子层的过渡层理论模型，研究了超晶格中零级峰的峰位漂移，过渡层对超晶格卫星峰强度的影响。 2．对InGaAs/GaAs外延多层膜结构的弛豫机制以及结构参数进行研究。对15周期的In<,0.1>Ga<,0.9>As/GaAs超晶格的实验分析表明，应变弛豫机制起主要作用。模拟计算出该样品的周期为200A，In的组分为0.08，GaAs层与InGaAs层的厚度分别为110A和90A。 3．设计生长了不同结构的GaSb/GaAs样品，优化了生长条件和参数。在GaSb/GaAs应变层超品格的X射线衍射曲线中观察到了7级卫星峰，考虑了生长过程中生长温度，组分变化对外延层的影响，并对过渡层厚度和生长速率的变化对X射线双晶衍射曲线的影响作了详细的分析，获得了对实验曲线的最佳拟合。对GaSb/GaAs应变层超品格不完美性地影响因素进行了初步分析和讨论。

目录

文摘

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第一章前言

§1.1半导体外延薄膜结构与X射线衍射分析

§1.2超晶格的基本概念和特点

§1.3超晶格的应用

§1.4X射线对超晶格结构的测量

第二章超晶格X射线运动学理论

§2.1引言

§2.2布拉格方程

§2.3 X射线理论

§2.4超晶格的运动学衍射

第三章X射线双晶衍射实验方法

§3.1X射线双晶衍射技术简介

§3.2实验仪器

§3.3双晶衍射仪的反射能力和反射率

第四章超晶格的实验与模拟

§4.1引言

§4.2 A1GaAs/GaAs超晶格的X射线衍射实验与计算结果

§4.3 InGaAs/GaAs超晶格的双晶衍射实验与理论模拟

§4.3.1引言

§4.3.2实验结果及理论模拟分析

§4.4 GaSb/GaAs超晶格双晶衍射模拟与分析

§4.4.1引言

§4.4.2实验结果和理论模拟分析

§4.5小结

第五章总结

致谢

参考文献