碳纳米结构在Si（111）-7×7重构表面的自组装

论文摘要

本文主要在超高真空环境下利用分子束外延方式,研究碳在Si（111）-7×7重构表面生长,最终实现了碳纳米点在Si直台阶表面自组装生长。在此基础上探讨纳米点的电输运行为,研究碳纳米点作量子受控器件的可能性。通过对原子级直台阶制备的研究,我们利用电迁移在台阶流动中起的作用,使原本散乱分布台阶扭折沿台阶漂移聚集从而在大多数台阶区域得到原子级平行的直台阶,降低了制备原子级直台阶对硅片错切工艺的要求。通过扫描隧道显微镜观察了不同温度下,碳纳米结构在Si（111）-7×7重构表面外延生长的情况。在室温下,沉积上的碳原子将破坏硅表面7×7重构。而提高温度至600℃后,碳原子将在表面聚集,并形核长大得到具有良好结晶度的纳米点。但是更高的温度将导致碳原子与表面硅原子发生化学反应形成碳化硅,破坏表面台阶。在此基础上,通过控制分子束外延生长时衬底的温度,在Si（111）-7×7表面上自组装得到了沿直台阶排列的碳纳米点整列。通过扫描隧道显微镜以及拉曼光谱的观察发现,这些碳纳米点具有规则四面体的外形,大小分布均匀,且具有金属特性。进一步的研究发现,通过直流电加热

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 纳米结构的自组装
• 1.2 SI 表面直台阶模板
• 1.3 基于SI（111） 表面直台阶的一位纳米结构的自组装
• 1.4 本论文的研究思路
• 第二章 实验设备系统及工作参数
• 2.1 扫描隧道显微镜（STM）工作原理
• 2.2 UHV-STM 系统组成
• 2.3 扫描探针的制作要求及其制备方法
• 2.4 扫描隧道显微镜工作参数设置
• 第三章 SI （111） 表面直台阶的形成与动力学
• 3.1 直台阶的制备
• 3.2 直台阶的形成与动力学讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 碳及碳的硅化物在SI（111）7×7 表面的MBE 生长
• 4.1 碳及SI-C 化合物的MBE 生长
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果及讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 自组装碳纳米点阵列在SI（111）7×7 表面的生长
• 5.1 自组装碳纳米点生长
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验结果及讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录