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磷掺杂锗核硅量子点的电子充电与输运特性表征

DOI：10.1088/1361-6641/aaebbc 期刊：Semiconductor Science and Technology 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 我们通过控制低压化学气相沉积（LPCVD）过程中硅和锗的沉积，在热氧化生长的二氧化硅上制备了未掺杂和磷掺杂锗核的高密度硅量子点（Si-QDs）。锗核的掺杂是在预生长硅量子点上选择性生长锗的过程中实现的。通过硬X射线光电子能谱测量，我们确认了磷元素已掺入锗核，锗核中的磷施主浓度估算约为0.09原子百分比。当使用偏压为0V的铑涂层针尖扫描未掺杂与磷掺杂锗核的硅量子点表面时，磷掺杂锗核量子点的表面电位升高约30mV，而未掺杂锗核量子点的表面电位保持不变。这些结果表明：磷施主导致电子从锗核导带被提取。在铑涂层针尖测量的电流图像中，n型硅(100)衬底上磷掺杂锗核量子点的电流水平高于未掺杂锗核量子点，该结果表明磷施主有助于提高来自硅衬底的电子注入速率。
作者： Ryo Nagai，Katsunori Makihara，Akio Ohta，Seiichi Miyazaki，Kentaro Yamada，Shuntaro Fujimori，Mitsuhisa Ikeda
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估磷掺杂对锗核的电气充电特性及硅量子点（Si-QDs）局部电子传输性质的影响。

研究成果

该研究证实了磷元素掺入硅量子点（Si-QDs）的锗核中及其对电子充电和输运特性的影响。研究发现，磷掺杂可提高具有磷掺杂锗核的硅量子点的表面电势，并增强从n型硅(100)衬底的电子注入速率，这表明其在诸如发光二极管等量子点器件低电压工作方面具有潜力。

研究不足

该研究受限于HAXPES对短掺杂时间（0.1和1秒）下掺入锗核的磷原子的检测限。由于量子点的高面密度，表面电势测量的横向分辨率不足以清晰观测每个点的充电状态。

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