InAs纳米线与CMOS兼容性的表面处理研究洞察

摘要： 本文提出一种与CMOS工艺兼容的方法，通过分子束外延技术在硅衬底上生长自催化InAs纳米线。该工艺的关键步骤是在衬底脱气过程中采用氢气（气体或等离子体）进行新型原位表面预处理，并结合生长前的原位砷退火。研究展示了InAs纳米线的形貌与结构表征，并详细讨论了生长机制。通过纳米线群统计数据和密度泛函理论（DFT）计算，从实验和理论两方面揭示了表面终止态的主要影响。这些不同的表面终止态可以解释分子束外延（MBE）与金属有机气相外延（MOVPE）生长InAs纳米线时观察到的差异。文中阐述了气-固（VS）与气-液-固（VLS）生长机制之间的转变。优化后的生长条件可在不超过410°C热极限的情况下获得高纵横比纳米线（直径达50纳米，长度达3微米），使整个工艺具备CMOS兼容性。总体而言，本研究提出了一种新的表面制备方法，并展示了通过不同表面终止态调控生长机制的可能性。