受控量子点生长的制作方法

专利名称：受控量子点生长的制作方法
受控量子点生长
背景技术：
量子点是一种激发在所有三个空间维度上均受到限制的半导体。量子点所具有的特性介于体半导体的特性和分立分子的特性之间。量子点可以用于各种应用，例如，在晶体管、太阳能电池、LED、二极管激光器中，用作医疗成像试剂，用作量子位(quabit)、以及用作存储器。量子存储器可以极高密度、极低功率工作，且用于众多应用中。然而，这种存储器的制造仍然是具有挑战性的。一种一般性的制造方式包括在衬底上沉积薄膜。


根据以下说明和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将更加清楚。 在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些示例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下，通过使用附图以额外的特征和细节来详细描述本公开，附图中图1示出了根据本公开一些示例的受控量子点生长的一般性方法的示例。图2示出了根据本公开一些示例的具有线形缺陷的衬底的俯视图。图3示出了根据本公开一些示例的具有接缝缺陷和凹坑缺陷的衬底。图如示出了根据本公开一些示例的具有多个线形缺陷的衬底。图4b示出了根据本公开一些示例的具有宽沟槽缺陷、沉积线缺陷和窄沟槽缺陷的衬底的俯视图，其中缺陷形成在宽沟槽缺陷和沉积线缺陷上。图5示出了根据本公开一些示例的具有网格缺陷的衬底的俯视图。图6是示出了根据本公开、配置用于量子点生长的示例计算设备的方框图。图7示出了根据本公开的示例计算机程序产品的方框图。

发明内容
本公开描述了一种量子点生长方法。一些示例包括沿衬底表面按一定图案形成缺陷区以及在衬底表面上沉积第一材料。于是，量子点可以沿衬底表面在缺陷区中形成，从而量子点的形成可以至少部分地基于所述图案。本公开还描述了一种量子点器件，该量子点器件可以包括衬底，衬底具有沿衬底表面按一定图案形成的缺陷区。多个量子点可以主要位于缺陷区的边缘，从而量子点位置至少部分地基于所述图案。还公开了一种计算机可访问介质，其上存储有用于执行量子点生长过程的计算机可执行指令。该量子点生长过程的一些示例包括沿衬底表面按一定图案形成缺陷区以及在衬底表面上沉积第一材料。第一材料可以沉积在衬底上，从而沿衬底表面在缺陷区中形成量子点，量子点的形成至少部分地基于所述图案。以上发明内容仅仅是说明性的，而绝不是限制性的。除了上述示例性的各方案、 各实施例和各特征之外，参照附图和以下详细说明，将清楚其他方案、其他实施例和其他特征。
具体实施例方式在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。
具体实施方式
部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。本公开尤其针对涉及受控量子点生长的方法、装置、计算机程序和系统。更具体地，提供了用于控制缺陷和应变图案以控制Stranski-Krastanov型量子点生长的多种方法和系统。一般而言，在一些示例中，可以沿预定几何结构建立缺陷(或者线形无序区)，继而在这些几何结构上形成量子点。在一些示例中，可以使用带应力的材料层来产生量子点生长位(quantum dot growth site)。在其他示例中，可以在衬底中产生材料缺陷以生成量子点生长位。尽管本公开可能特别针对生长用于存储器或计算的量子点，但是应当认识到， 这里所公开的系统和方法可以用于如在此所述能够对局域化应力进行构图的任意材料系。存在若干模式可以用于在晶体表面或界面处外延生长薄膜。三种主要沉积模式是 Volmer-Weber (Vff)生长、Frank—van der Merwe (FM)生长禾口 Stranski—Krastonov (SK)生长。VW生长包括岛形成以及随后使岛融合以形成层，且具有同质金属薄膜的特征。FW生长一次一层地进行，且典型地以沉积高表面迁移化学物质来进行。SK生长也称作“层+岛生长”，进行两步骤过程，包括生长吸附体层，随后吸附体岛成核并聚结。第一步骤，即生长吸附体层，通常包括在晶体衬底上逐层生长吸附体膜，直至数个单层厚。当超过一定层厚(其厚度取决于所沉积膜的应变和化学势)时，第二步骤，即吸附体岛的成核和聚结，被触发， 以继续生长。因此，SK生长是混合沉积模式，其中迁移物质形成层，但是迁移率不够高，不能确保均勻性，在沉积过程中形成岛。SK生长过程中伴随的岛形成可以用作制造外延纳米级结构(如量子点)的手段。 控制衬底上岛的组织、密度和尺寸一般依赖于刻蚀掉或分隔出的区域(例如，使用纳米光刻及随后的深度反应离子刻蚀)。一般而言，为了尝试对量子点生成进行构图，利用随机点产生层，且去除层的一部分或者在层中产生凹陷。然后，点在凹陷上生长，通常每一凹陷中形成多于一个点。在单个晶面上生长外延(同质或异质)薄膜依赖于吸附原子与表面之间的相互作用强度。大多数外延生长通过气相技术(如分子束外延(MBE))来进行。VW生长的特征在于岛到层生长，FM生长的特征在于分层生长，而SK生长的特征在于介于VM生长和FM生长之间的中间过程。在VW生长中，吸附原子-吸附原子相互作用强于吸附原子与表面之间的相互作用，导致形成三维吸附原子簇或岛。这些簇的生长连同粗化(coarsening) —起导致在衬底表面上生长粗糙的多层膜。相反，在FM生长期间，吸附原子优先附至表面位置， 得到在原子级别上光滑的完成层；这被认为是在生长后继层之前就已经形成完整的膜的二维生长。SK生长是介于VW生长和FM生长之间的过程，且特征在于同时具备二维层生长和三维岛生长。从逐层生长到基于岛的生长的转变在一定层厚时发生，该厚度可以取决于衬底和膜的化学和物理性质，例如，表面能和晶格参数。最初的膜生长可以遵循Frank-van derMerwe(FM)机制，即，正差分、非微量应变能在所沉积的层中累积。在一定高度(或膜厚)，该应变可以导致化学势的符号反转，即，负差分，导致生长模式的切换。此时，从能量角度来讲，有利于使岛成核且进一步按Volmer-Weber(VW)型机制来进行生长。这种转变可以由Asaro-TiIler Grinfield(ATG)不稳定性(也称作Grinfeld不稳定性)来触发。ATG不稳定性是弹性不稳定性。如果生长的膜与支撑晶体的晶格尺寸之间存在失配，则弹性能将在生长的膜中累积。在一定高度，如果膜破裂为隔离的岛，则膜的自由能将降低，其中张力可以横向释放。由于破裂为隔离的岛而膜能量降低时的高度取决于杨氏模量、失配大小和表面张力。利用在空间或时间上控制这种转变的能力，能够操控纳米结构的物理参数(如几何形状和尺寸)，这又可以改变纳米结构的电特性或光电特性(即， 带隙)。SK生长对于量子点沉积是有吸引力的，因为力平衡足够复杂，所以如果工艺快速停止，在与沉积材料晶格匹配较差的表面上进行生长可以导致量子点岛的伪随机生长。这种岛的位置可能是不可控或不可预测的。然而，可预测的应力大小有助于SK生长量子点在大体预定的位置处成核。这是因为SK工艺是在凝聚力和扩散力近似相同而使得局部应力或缺陷能足以选择岛形成的条件下进行的。根据在此所讨论的多个示例，应力和/或缺陷(也称作线形无序区)可沿衬底设置，以对从层生长到岛生长的转变加以控制或者增加其空间可预测性。例如，可以按受控缺陷和应变图案，设置预加应力的沉积元素。使用这种预先定义的缺陷，可以引导和限制量子点的位置。因此，在多个示例中，本方法可以提供光刻规定的量子点和/或量子点堆叠。在具体示例中，本方法可用于在硅(Si)上生长锗/硅(GeSi)量子点。在备选示例中，可以使用其他衬底和材料。在此所述的工艺可以有助于光刻规定的量子点或量子点堆叠，例如，这种量子点或量子点堆叠可以在标准互补金属氧化物半导体(CM0Q处理的温度和材料兼容性内、适于超高密度存储器或计算。图1示出了根据本公开一些示例的受控量子点生长的一般性方法10的示例。如图所示，在操作12，可以提供衬底。在操作14，可以在衬底中形成缺陷，稍后将更加详尽地进行描述。在一些示例中，在操作16，可以对形成有缺陷的衬底进行平滑处理。在操作18， 可以在衬底上生长薄膜层。在一些示例中，可以使用分子束外延(MBE)来进行生长。分子束外延可以在高真空或超高真空(I(T8Pa)下进行。MBE通常具有低沉积速率(典型地小于IOOOnm每小时)， 这可以有助于外延膜生长。低沉积速率通常要求相对更好的真空，以实现与其他沉积技术相同的杂质水平。在固源MBE中，可以在单独的准knudsen喷射炉中加热超纯元素(如镓和砷)，直至它们开始缓慢升华。然后，气态元素可以凝结在晶片上，在晶片上可以彼此反应。在镓和砷的示例中，可以形成单晶砷化镓。在MBE(或其他量子点生长)期间，可以控制衬底温度。示例衬底温度是620°C。在一具体示例中，衬底可以是硅，且薄膜层可以是锗。量子点可以沿衬底中形成的缺陷来形成。量子点配方可以使用温度和表面化学计量的组合。可以确定温度和表面化学计量，使得所沉积的(薄膜层)物质可以迁移，但是迁移不会强到克服所形成的缺陷。因此， 物质可以在缺陷处累积。使用在此所述的工艺，量子点纳米结构可以形成为具有高度空间有序性，包括尺寸和形状的可预测性以及衬底上量子点的空间关系的可预测性。在此所述的工艺，包括形成缺陷以影响量子点的位置，可以与任何合适的量子点配方一起使用。在一些示例中，可以通过设置带应力的材料层，来形成缺陷。可以通过使用掩膜进行刻蚀，来设置带应力的材料层。刻蚀可以在微制造中用来在制造期间将层从晶片的表面化学去除。例如，刻蚀可以通过液相(“湿法”)或等离子体相(“干法”)刻蚀来进行。对于刻蚀步骤，可以通过抗蚀掩蔽材料，来保护部分衬底不受刻蚀剂的影响。可以使用任何合适的掩蔽材料。在一些示例中，掩蔽材料可以是已经使用光刻构图过的光刻胶。在其他示例中，可以使用更持久的掩膜(如氮化硅)。所使用的刻蚀剂可以基于待刻蚀的衬底来选择， 并且可以包括湿法刻蚀剂、等离子体刻蚀剂等。例如，合适的湿法刻蚀剂包括针对硅衬底的硝酸和氢氟酸，针对氮化硅衬底的180°C、85%的磷酸，或者针对氧化铟锡的盐酸或硝酸。 因此，可以形成掩膜以反映要在衬底上刻蚀的所需几何形状。在一些示例中，可以使用单个掩膜来在光刻限定位置中生成大量的量子点。边缘(或缺陷)的设置有助于制造紧密的线形或网格阵列。图2示出了根据本公开一些示例的具有线形缺陷的衬底的俯视图。例如，被刻蚀的区域随后可以填充硅。因此，如图2所示，衬底20(例如，硅晶片)可以包括带应力的多晶硅沟槽22。沟槽22可以填充有硅对。可以使用化学机械平坦化/抛光(CMP)或其他合适技术来对衬底进行平滑处理。与所刻蚀和填充的区域相对应的小区域可以留有高应力(以及结晶无序)。然后，例如，可以使用MBE硅生长，在衬底上生长薄膜层。生长可以在0.25 至2. 5微米的量级，并且除了沉积区域上方的缺陷和应力之外，提供具有基本均勻结晶几何性质的表面。量子点沈可以沿缺陷区形成。应当认识到，在图2中，量子点沈是高度放大的，缺陷、应力和量子点通常对于人眼并不可见。在其他示例中，可以在底层的衬底中形成如裂缝、接缝或凹坑(divot)这样的缺陷。MBE生长可以在衬底上进行。得到的结构是平坦但带缺陷的表面。图3示出了根据本发明一些示例的具有接缝缺陷32和凹坑缺陷34的衬底30。通过使用常规衬底处理，可以沿预定几何形状形成缺陷。例如，使用常规硅处理，可以在硅衬底中形成缺陷。例如，在一种实施方式中，可以形成基本上线形的缺陷，使得可以在缺陷上生长一行量子点。一般而言，量子点主要位于缺陷边缘处。图如示出了根据本公开一些示例的具有多个线形缺陷的衬底40。基本上线形的缺陷可以形成为沟槽42或沉积线44。在一些实施方式中，沟槽42可以相对较窄但足够深，使得缺陷不会形成在沟槽的中间边缘。例如，在一些实施方式中，沟槽42可以超过大约 lOOnm。沟槽的宽度可以是任意合适的宽度。一般而言，量子点可以沿沟槽的边缘形成。因此，沟槽的宽度可以决定相对设置的两行量子点。例如，极窄的沟槽46可以在2微米的量级，并且在其中可以形成单行量子点。无论深度或宽度如何，沟槽可以填充有例如GeSi或多晶硅。可以使用常规化学抛光来平坦化表面。在备选实施方式中，可以不填充沟槽。在一些示例中，包括沉积线44的缺陷可以是多晶硅线。线44的高度在其边缘形成一定拓扑， 且该拓扑有助于SK生长。这种缺陷可以一般地称作衬底表面上沉积的材料。图4b示出了根据本发明一些示例的具有宽沟槽缺陷、沉积线缺陷和窄沟槽缺陷的衬底的俯视图，其中缺陷形成在宽沟槽缺陷和沉积线缺陷上。缺陷可以沿图4b中的线 48a和48b形成。沿沟槽42可以设置沉积高台48a，通过刻蚀或以其他方式来设置；沿沉积线44可以设置凹坑48b。备选地，可以沿沟槽设置凹坑，凹坑的深度深于该沟槽；可以沿沉积线设置沉积物，沉积物的高度高于沉积线。因此，沟槽或沉积线或其他缺陷可以是非均勻的。在另一示例中，可以将线构图为具有适当的间隔，以形成存储器栅格的几何形状。图5示出了根据本公开一些示例的具有栅格缺陷的衬底的俯视图。栅格缺陷可以由多个竖直延伸线形缺陷52和多个水平延伸线形缺陷M形成。在竖直延伸线形缺陷52 和水平延伸线形缺陷M的交叉处形成方格56。方格56可以被成形为使得量子点形成于方格的角部中。因此，可以使用多种几何形状来提供预定图案的量子点。例如，如在此所述，可以形成基本上线形的缺陷，可以形成栅格缺陷，且可以形成方格缺陷。可以形成不同几何形状缺陷的组合。使用这些示例中的任一个，可以使用本领域已知或此后开发的配方，在带缺陷的衬底上生长量子点。可以选择配方来产生与常规自组装SK生长具有相似密度和尺寸、但沿预定图案分布的量子点，其中所述预定图案基于使用在此所述的方法所给出的几何形状。 例如，量子点可以在约2nm至10nm、约IOnm至约50nm、或者约50nm至约IOOnm的尺寸范围内。得到的结构可以基本上平坦，因此可以在量子点周围构建电子部件，而无需进一步刻蚀。在一种实施方式中，硅衬底可以具有至少一个缺陷，且在硅衬底上生长锗量子点。 在多种实施方式中，这里所描述的方法可以用于生长氮化镓量子点、InGaAs量子点、或其他材料的量子点。一般而言，这里所描述的方法可用于任何形式的量子点沉积。在进一步的实施方式中，可以生长多层，每一层均具有量子点。因此，沉积的重复可以导致量子点的堆叠。例如，可以在锗量子点上方外延生长硅层，且重复量子点工艺，以形成彼此依次垂直叠置的量子点。在一些示例中，每一硅层可以为约0. 25 μ m至约0. 5 μ m。 一般而言，在最初生长量子点之后，量子点通过随后的薄层(例如，10 12nm)沉积来传播缺陷。硅中间层的厚度可以使用研究硅中间层厚度影响、岛位置对准、以及从一个埋入岛层到下一岛层的岛粗化的例行试验来优化。在备选示例中，可以在衬底上设置电路，然后生长量子点。这种示例可以用于不使用极端温度的情况。因此，这里所描述的工艺和方法可以集成到任意合适的处理操作(包括退火、离子注入等)时电子部件制造的热预算中。图6是示出了根据本公开、配置用于量子点生长的示例计算设备900的方框图。在非常基本的配置901中，计算设备900典型地包括一个或多个处理器910以及系统存储器 920。存储器总线930可用于在处理器910和系统存储器920之间进行通信。根据所期望的配置，处理器910可以是任意类型的，包括但不限于微处理器 (μ P)、微控制器(μ C)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器910可以包括一级或多级缓存(例如，一级高速缓存911和二级高速缓存912)、处理器核913、以及寄存器914。 示例处理器核913可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP 核)或其任意组合。示例存储器控制器915也可以与处理器910—起使用，或者在一些实施方式中，存储器控制器915可以是处理器910的内部部件。根据所期望的配置，系统存储器920可以是任意类型的，包括但不限于易失性存储器(如RAM)、非易失性存储器(如ROM、闪存等)或其任意组合。系统存储器920可以包括操作系统921、一个或多个应用程序922和程序数据924。应用程序922可以包括用于控制量子点生成方法的工艺参数的工艺参数逻辑923。程序数据拟4包括工艺参数数据，例如，工艺参数数据包括材料沉积速率、温度控制、缺陷形成协议等925。在一些示例中，温度控制可以控制衬底温度。在一些示例中，缺陷形成协议可以包括刻蚀参数。在一些实施例中，应用程序922可以设置为在操作系统921上以程序数据拟4操作，使得计算机系统可以与量子点生长系统可操作地相关联，并可以控制量子点生长系统的工艺参数。这里所描述的基本配置在图6中由虚线901内的部件来图示。计算设备900可以具有额外特征或功能以及额外接口，以有助于基本配置901与任意所需设备和接口之间进行通信。例如，总线/接口控制器940可以有助于基本配置901 与一个或多个数据存储设备950之间经由存储接口总线941进行通信。数据存储设备950 可以是可拆除存储设备951、不可拆除存储设备952或其组合。可拆除存储设备和不可拆除存储设备的示例包括磁盘设备(如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、光盘驱动器(如紧致盘(CD)驱动器或数字通用盘(DVD)驱动器)、固态驱动器(SSD)以及磁带驱动器，这仅仅是极多例子中的一小部分。示例计算机存储介质可以包括以任意信息存储方法和技术实现的易失性和非易失性、可拆除和不可拆除介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。系统存储器920、可拆除存储设备951和不可拆除存储设备952均是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、闪存或其他存储器技术， CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储设备，磁盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备，或可以用于存储所需信息并可以由计算设备900访问的任意其他介质。任何这种计算机存储介质可以是设备900的一部分。计算设备900还可以包括接口总线942，以有助于各种接口设备(例如，输出接口、 外围设备接口和通信接口)经由总线/接口控制器940与基本配置901进行通信。示例输出设备960包括图形处理单元961和音频处理单元962，其可被配置为经由一个或多个A/ V端口 963与多种外部设备(如显示器或扬声器)进行通信。示例外围设备接口 970包括串行接口控制器971或并行接口控制器972，它们可被配置为经由一个或多个I/O端口 973 与外部设备(如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等))或其他外围设备(例如，打印机、扫描仪等)进行通信。示例通信设备980包括网络控制器981，其可以被设置为经由一个或多个通信端口 982与一个或多个其他计算设备990通过网络通信链路进行通信。网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质典型地可以由调制数据信号 (如载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据来体现， 并可以包括任意信息传送介质。“调制数据信号”可以是通过设置或改变一个或多个特性而在该信号中实现信息编码的信号。例如，但并非限制性地，通信介质可以包括有线介质(如有线网络或直接布线连接)、以及无线介质(例如声、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质)。这里所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质。计算设备900可以实现为小体积便携式(或移动)电子设备的一部分，如蜂窝电话、个人数据助理(PDA)、个人媒体播放设备、无线web浏览设备、个人耳机设备、专用设备或包括任意上述功能的混合设备。计算设备900也可以实现为个人计算机，包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置。
图7示出了根据本公开的示例计算机程序产品500的方框图。在一些示例中，如图7所示，计算机程序产品500包括信号承载介质502，信号承载介质502也可以包括计算机可执行指令505。计算机可执行指令505可以设置为提供用于量子点生长过程的指令。 例如，这种指令可以包括涉及沿衬底表面按一定图案形成缺陷区的指令。例如，这种指令还可以包括涉及在衬底表面上沉积第一材料，使得沿衬底表面在缺陷区中形成量子点的指令，其中量子点的形成至少部分地基于所述图案。一般而言，计算机可执行指令可以包括用于执行这里所描述的量子点生长方法的任意步骤的指令。同样如图7所示，在一些示例中，计算机产品500可以包括计算机可读介质506、可记录介质508和通信介质501中的一种或多种。这些元素周围的虚线框表示可以包括在信号承载介质502之内的不同类型的介质，但并不局限于包括在信号承载介质502之内。这些类型的介质可以分发计算机可执行指令505，以由包括处理器、逻辑和/或用于执行这种指令的其他装置的计算机设备来执行。计算机可读介质506和可记录介质508可以包括但不限于软盘、硬盘驱动器(HDD)、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等。通信介质510可以包括但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光线光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。一般而言，这里所描述的方法和系统可以促进高密度RAM、其他存储器应用、光学装置、生物应用以及其他应用。量子点由于其理论上的高量子效率，有益于光学应用。在电子应用中，量子点可以如单电子晶体管那样工作，并表现出库伦阻塞效应。量子点可以有利地用于实现量子信息处理的量子位(qubit)。调谐量子点尺寸的能力对于许多应用而言可能是有利的。因此，除了沿预定几何形状设置之外，根据在此所提供的一些示例，可以针对具体应用选择量子点的尺寸。例如， 较大的量子点与较小的量子点相比光谱红移，并且表现出的量子特性不那么明显。相反，较小的颗粒允许更好地利用量子特性。量子点可以具有优越的传输和光学特性，并可以用于二极管激光器、放大器和生物传感器。高质量量子点由于其宽激发谱和窄/对称发射谱，可以用于光学编码和多路复用应用。量子点对于单分子级细胞内处理、高分辨率细胞成像、细胞转运长期体内观察、肿瘤靶向和诊断学的研究具有广泛的应用前景。本公开不限于在本申请中描述的具体示例，这些具体示例意在说明不同方案。本领域技术人员清楚，不脱离本公开的精神和范围，可以做出许多修改和变型。本领域技术人员根据之前的描述，除了在此所列举的方法和装置之外，还可以想到本公开范围内功能上等价的其他方法和装置。这种修改和变型应落在所附权利要求的范围内。本公开应当由所附权利要求的术语及其等价描述的整个范围来限定。应当理解，本公开不限于具体方法、试剂、化合物组成或生物系统，这些都是可以改变的。还应理解，这里所使用的术语仅用于描述具体示例的目的，而不应被认为是限制性的。本公开一般地涉及用于受控量子点生长的系统和方法。在一个示例中，提供了一种量子点生长的方法。该方法包括提供衬底，在衬底上形成缺陷，在衬底上沉积第一材料， 以及沿缺陷形成量子点。在多种实施方式中，在衬底上形成缺陷可以包括在衬底中形成沟槽，在衬底上沉积线，在衬底上形成方格，或者在衬底上形成栅格。在缺陷为沟槽的示例中，沟槽可以通过刻蚀来形成，且该方法还可以包括以材料填充沟槽、以及在沟槽填充了材料之后对衬底进行平滑处理。在多个示例中，衬底可以是
10硅，第一材料可以是锗，且第二材料可以是锗硅。在另一示例中，第一材料可以使用分子束外延来沉积。在又一示例中，可以在沉积的材料上形成薄膜层，且该方法可以包括在薄膜层上沉积第一材料。在一些示例中，薄膜层和衬底可以是相同材料。在一些示例中，薄膜层可以为约 0. 25μπ Μ0. δμ ο在系统方案的硬件和软件实现方式之间存在一些小差别；硬件或软件的使用一般 (但并非总是，因为在特定情况下硬件和软件之间的选择可能变得很重要)是一种体现成本与效率之间权衡的设计选择。可以各种手段(例如，硬件、软件和/或固件)来实施这里所描述的工艺和/或系统和/或其他技术，并且优选的工艺将随着所述工艺和/或系统和 /或其他技术所应用的环境而改变。例如，如果实现方确定速度和准确性是最重要的，则实现方可以选择主要为硬件和/或固件的手段；如果灵活性是最重要的，则实现方可以选择主要是软件的实施方式；或者，同样也是可选地，实现方可以选择硬件、软件和/或固件的特定组合。以上的详细描述通过使用方框图、流程图和/或示例，已经阐述了设备和/或工艺的众多实施例。在这种方框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种方框图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中， 本公开所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路
寸J ο本领域技术人员应认识到，上文详细描述了设备和/或工艺，此后使用工程实践来将所描述的设备和/或工艺集成到数据处理系统中是本领域的常用手段。也即，这里所述的设备和/或工艺的至少一部分可以通过合理数量的试验而被集成到数据处理系统中。 本领域技术人员将认识到，典型的数据处理系统一般包括以下各项中的一项或多项系统单元外壳；视频显示设备；存储器，如易失性和非易失性存储器；处理器，如微处理器和数字信号处理器；计算实体，如操作系统、驱动程序、图形用户接口、以及应用程序；一个或多个交互设备，如触摸板或屏幕；和/或控制系统，包括反馈环和控制电机(例如，用于感测位置和/或速度的反馈；用于移动和/或调节成分和/或数量的控制电机)。典型的数据处理系统可以利用任意合适的商用部件(如数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中常用的部件)予以实现。本公开所述的主题有时说明不同部件包含在不同的其他部件内或者不同部件与不同的其他部件相连。应当理解，这样描述的架构只是示例，事实上可以实现许多能够实现相同功能的其他架构。在概念上，有效地“关联”用以实现相同功能的部件的任意设置，从而实现所需功能。因此，这里组合实现具体功能的任意两个部件可以被视为彼此“关联”从而实现所需功能，而无论架构或中间部件如何。同样，任意两个如此关联的部件也可以看作是彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需功能，且能够如此关联的任意两个部件也可以被视为彼此“能可操作地耦合”以实现所需功能。能可操作地耦合的具体示例包括但不限于物理上可配对和/或物理上交互的部件，和/或无线交互和/或可无线交互的部件，和/或逻辑交互和/或可逻辑交互的部件。至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和应用。为清楚起见，在此明确声明单数形式/多数形式可互换。本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语 “包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而， 这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和 /或“一个”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、 B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和 C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。另外，在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员应认识到，本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。本领域技术人员应当理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面说明，这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，在此所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解，所有诸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之类的语言包括所列数字，并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每一单独数字。因此，例如具有1 3个单元的组是指具有1、2 或3个单元的组。类似地，具有1 5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。 尽管已经在此公开了多个方案和实施例，但是本领域技术人员应当明白其他方案和实施例。这里所公开的多个方案和实施例是出于说明性的目的，而不是限制性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。
权利要求
1.一种用于量子点生长的方法，包括 提供衬底；沿衬底的表面按一定图案形成缺陷区；以及在衬底的表面上沉积第一材料，使得沿衬底的表面在缺陷区中形成量子点，其中量子点的形成至少部分地基于所述图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中衬底包括硅，以及第一材料包括锗。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在衬底上形成缺陷包括在衬底中形成沟槽。
4.根据权利要求3所述的方法，其中沟槽具有第一边缘和第二边缘，以及量子点主要沿第一边缘和第二边缘形成。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括以第二材料填充沟槽。
6.根据权利要求1所述的方法，其中衬底包括硅晶片，以及第二材料包括锗硅。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括在沟槽填充材料之后对衬底进行平滑处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在衬底上沉积材料包括使用分子束外延沉积材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在衬底上形成缺陷包括在衬底上沉积线。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括在沉积的材料上形成薄膜层，以及在薄膜层上沉积材料。
11.根据权利要求10所述的方法，其中衬底和薄膜层由相同材料制成。
12.根据权利要求10所述的方法，其中薄膜层的厚度在约0.25 μ m至约0. 5 μ m之间。
13.一种量子点器件，包括衬底，具有沿衬底的表面按一定图案形成的缺陷区；以及多个量子点，主要位于缺陷区的边缘，其中量子点的位置至少部分地基于所述图案。
14.根据权利要求13所述的量子点器件，还包括沉积在衬底上的第一材料，其中量子点在第一材料上。
15.根据权利要求14所述的量子点器件，其中衬底包括硅，以及第一材料包括锗。
16.根据权利要求13所述的量子点器件，其中缺陷包括在衬底的表面中形成的沟槽。
17.根据权利要求16所述的量子点器件，还包括填充沟槽的第二材料。
18.根据权利要求13所述的量子点器件，其中缺陷包括具有方形轮廓的缺陷。
19.根据权利要求13所述的量子点器件，其中缺陷包括按栅格排列的缺陷。
20.根据权利要求12所述的量子点器件，其中缺陷包括衬底表面上的材料。
21.—种计算机可访问介质，其上存储有计算机可执行指令，所述指令用于执行量子点生长过程，所述量子点生长过程包括沿衬底的表面按一定图案形成缺陷区；以及在衬底的表面上沉积第一材料，使得沿衬底的表面在缺陷区中形成量子点，其中量子点的形成至少部分地基于所述图案。
22.根据权利要求21所述的计算机可访问介质，其中在衬底上形成缺陷包括在衬底中形成沟槽。
23.根据权利要求21所述的计算机可访问介质，其中所述量子点生长过程还包括以第二材料填充沟槽。
24.根据权利要求23所述的计算机可访问介质，所述量子点生长过程还包括在沟槽填充材料之后对衬底进行平滑处理。
25.根据权利要求21所述的计算机可访问介质，其中在衬底上沉积材料包括使用分子束外延沉积材料。
26.根据权利要求21所述的计算机可访问介质，其中在衬底上形成缺陷包括在衬底上沉积线。
全文摘要
本公开一般地涉及受控量子点生长技术以及量子点结构。在一些示例中，描述了一种包括以下步骤中的一项或多项的方法提供衬底，在衬底上形成缺陷，在衬底上沉积层，以及沿缺陷形成量子点。
文档编号H01L27/146GK102428561SQ201080019838
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月3日 优先权日2009年5月4日
发明者埃泽齐埃尔·克鲁格里克 申请人:英派尔科技开发有限公司