Details

Autor(en) / Beteiligte

• Sharma, Nand Lal
• Reuter, Dirk[Akademischer Betreuer]
• Zrenner, Artur[Akademischer Betreuer]

Titel

Molecular beam epitaxy of tailored (In,Ga)As/GaAs quantum dot heterostructures

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2017

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• Hochschulschriften Visual Library - Scan2Web Hochschulschriften UB Paderborn (s2w-hsspadubpb)
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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 09.11.2017
• Open Access
• ger: Diese Arbeit behandelt das Wachstum von selbstorganisierten (In,Ga)As/GaAs Quantenpunkten (QDs) mittels Molekularstrahlepitaxie auf GaAs(100)-Substraten. Das InAs/GaAs-Materialsystem ist ausgereift, was die Herstellung von komplexen Heterostrukturen mit hoher Qualität ermöglicht. (In,Ga)As-QDs sind mögliche Halbleiterquantenemitter, welche auch räumlich positioniert gewachsen werden können. Das macht InAs/GaAs zu einem attraktiven Materialsystem für Anwendungen in der Quantenkommunikation.Zunächst wird das Wachstum von (In,Ga)AsAs QDs mit niedriger Dichte für Einzelpunktspektroskopie durch einen Indiumgradienten-Ansatz diskutiert. Dazu wird die Substratrotation während der InAs-Deposition gestoppt, wodurch ein In-Gradient auf der Oberfläche entsteht. Die Emissionswellenlängen der QDs sollen bei 900-1000 nm liegen damit Siliziumdetektoren genutzt werden können. Um die Emissionsenergie der QDs zu kontrollieren wird die Indiumflush-Technik angewandt oder InxGa1-xAs QDs hergestellt.Anschließend wird eine vereinfachte Gradientenmethode zum Wachstum von QD-Molekülen mit niedrigen Dichten verwendet, wobei der Indiumgradienten-Ansatz mit verspannungsinduzierter Nukleation kombiniert wird. Dabei wird auch der Einfluss der unteren Quantenpunktschicht auf die obere Quantenpunktschicht untersucht, indem die abgeschiedene InAs-Menge bei konstanter Barrierendicke verändert wird.Im letzten Teil wird eine Technologie behandelt, bei der positionierte QDs auf strukturierten Substraten gewachsen werden. Dazu werden Löcher mit einer Größe von wenigen Nanometern in das Substrat geätzt um als Nukleationsorte für QDs während des Überwachsens zu fungieren. Der Prozess wurde so optimiert, dass sich in jedem Loch ein einzelner QD bildet.
• eng: This work is focused on the growth of self-assembled (In,Ga)As/GaAs quantum dots (QDs) by the molecular beam epitaxy on the GaAs(100) substrate. The InAs/GaAs is a mature material system which allows precise fabrication of the complex heterostructures of a high quality. The InAs QDs are promising semiconductor quantum emitters and it is also possible to grow them in a spatially controlled manner which allows novel device fabrications. All this together makes InAs/GaAs a very attractive material system for the applications in the field of quantum communication.In the first part of the thesis, the growth of low density (In,Ga)As QDs for single dot spectroscopy is realized by an In-gradient approach. In this approach, the substrate rotation is paused during InAs deposition, which results in a density gradient on the substrate surface. The emission wavelength of the QDs should be around 900-1000 nm so that the efficient Si-detection technology can be used. In this thesis the emission energy tuning of QDs is done by the In-flush technique or by growing InxGa1-xAs QDs.In the second part of the thesis, we demonstrate a simplified gradient method to grow low density quantum dot molecules, utilizing the In-gradient approach and strain induced nucleation. The influence of the bottom QD layer on the growth of the top QD layer is studied by varying InAs amount for the top layer growth while keeping the interdot barrier thickness constant.In the last part of the thesis, the patterning and regrowth technology for the site-controlled QDs fabrication is discussed. In the process, the nanohole arrays are patterned on the substrate for preferential nucleation of QDs during the regrowth process. The nanohole patterning and the QD growth process is optimized for single QD per hole occupancy.