半导体量子点形成临界尺寸的定量预测

摘要

半导体量子点是一类具有显著量子效应的零维量子结构,自组的模型系统,表现为Stranski-Krastanov型生长.其特征为,当超过3-4个Ge单原子层(浸润层)时,则由二维层状生长转变为三维岛状生长.Ge/Si量子点是初期形成的与衬底共格无位错的三维岛,岛表面由{105}晶面组成.文章作者利用第一性原理计算和介观理论模拟相结合的连续式多尺度(sequential multi-scale)方法,第一次对纯Ge和GeSi合金量子点在Si(001)表面的成核临界尺寸进行了定量的理论预测,同时研究了岛边缘的应力不连续对量子点稳定性的影响,实现了对Ge/Si量子点的形成和稳定性定量的理论研究.