前期回顧
在上期里，小編帶大家見識了一下彈殼的神奇，借助Gemini300場發射掃描電子顯微鏡對彈殼表面材料進行了細微結構的表征和成分分析，以及對收口處裂紋的研究，頓時覺得自己也高大上起來，有木有，這期呢，小編帶領大家進軍光電材料，再小小透露一點，量子阱材料，一起來見證一下掃描電子顯微鏡技術在量子阱研究中的厲害吧!
概 述
那么量子阱是什么呢，小編就小小解釋一下，量子阱就是指由2種不同的半導體材料相間排列形成的、具有明顯量子限域效應的電子或空穴的勢阱。量子阱器件，即指采用量子阱材料作為有源區的光電子器件。
一、量子阱的構造
如下圖，量子阱器件的基本結構是兩塊N型GaAs附于兩端，而中間有一個薄層，這個薄層的結構由AlGaAs-GaAs-AlGaAs的復合形式組成。在未加偏壓時，各個區域的勢能與中間的GaAs對應的區域形成了一個勢阱，故稱為量子阱。電子的運動路徑是從左邊的N型區(發射極)進入右邊的N型區(集電極)，中間必須通過AlGaAs層進入量子阱，然后再穿透另一層AlGaAs。量子阱器件雖然是新近研制成功的器件，但已在很多領域獲得了應用，如量子阱紅外探測器、GaA s、InP基超晶格、量子阱材料、量子光通訊和量子結構LED等，而且隨著制作水平的提高，它將獲得更加廣泛的應用。
量子阱的基本結構
二、量子阱的微觀世界
量子阱材料一般使用分子束外延(molecular beam epitaxy ,簡稱 MBE)或金屬有機氧化物化學氣相沉積法(MOCVD)技術制備，對于量子阱材料界面結構的觀察，晶體生長過程中出現的諸如層錯，位錯等缺陷的形成、特性及其分布等，我們一般利用高分辨透射掃描電鏡(TEM)來觀察，從而確定材料微觀結構參數與器件宏觀性能參數間的關系。眾所周知，透射樣品制備要求嚴格，制樣困難，首先要將樣品膜面利用進行對粘，再繼續線切割為3mm×1mm;其次采用砂紙將樣品打磨拋光使其厚度為60μm 左右，再拋光至 20μm;最后使用離子減薄儀將樣品轟擊為10nm以下。這個過程技術要求高，每一步都需要經驗，不是一般人都可以做的，而且成本較高;而掃描電鏡相比較而言，樣品制備簡單，導電樣品直接用導電膠固定在樣品臺上，放入腔室內進行觀察，對于不導電樣品，我們也有自己的解決方案，一配備離子濺射儀，即噴金，二采用低電壓模式，低電壓成像是現代場發射掃描電鏡的技術發展趨勢，低電壓成像可以呈現樣品極表面細節、可以減少不導電樣品的荷電(放電)現象、可以減少電子束對樣品的損傷。
對于薄膜材料更是如此，下面就是我們來看看采用蔡司sigma 500所測的量子阱材料，我們得到了10萬和15萬倍下的量子阱的背散射圖片，可以看出樣品界面出現了亮暗程度不同的襯度帶，各層分界清楚，界面平整，層分布精度高，周期性好，厚度為 68.11nm，阱和勢壘交替出現，從而確定周期厚度。
后 記
隨著分子束外延和金屬有機化學汽相淀積技術的迅速發展，人們已能夠生長出原子尺度的、界面平滑的優質超薄層半導體材料，可以在生長方向上精確地控制薄層的組分和厚度，從而實現超晶格量子阱結構，所以晶格量子阱結構材料及應用的研究已迅速發展成當今半導體物理和固體物理學中最重要的前沿課題之一，而掃描電子顯微鏡一定可以大展身手，那就跟緊小編的步伐，我們一起跟隨蔡司掃描電鏡去見證光電材料史的輝煌吧!
下期有什么精彩內容呢?敬請期待吧!
