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本文的主要目的是利用高分辨率的拉曼光谱系统地研究热学和应力作用下InAs纳米线性质的变化,分析InAs纳米线在不同温度和应力作用下其性质的变化过程,阐明并理解这些现象的机理,为InAs纳米线器件的研制和应用提供有用的信息。 以InAs纳米线器件为代表的微纳半导体器件,由于制备工艺和具体工作状态的原因,纳米线会受到局部的高温和应力作用,而这些作用严重地影响了纳米线器件的正常工作状态,获取这些具体的作用过程和影响因素将有助于此类新型低维功能器件性能的提高。 在本文中,我们利用高分辨率的拉曼光谱、扫描电镜对InAs纳米线的热学和应力性质进行了同步同位的研究,利用300纳米空间分辨率的拉曼光谱对纳米线上由激光照射引起的温度效应和由弯曲导致的应力效应进行有效地表征测试,扫描电镜则用来观察纳米线同位置的结构形貌变化。 常温下背散射配置模式的拉曼光谱显示只有横光学模(TO)能够被显著地观测到,纳米线总体上具有良好的均匀性,只在纳米线的尖端位置观察到了杂质和缺陷。激光照射纳米线会导致纳米线上被照射位置的温度升高,当这种激光功率低于引起纳米线结构和性质发生变化的临界值时,纳米线表面的均匀性没有被破坏,而只是由于温度的升高致使拉曼光谱的峰位发生了移动,且半峰宽变宽。利用拉曼光谱峰位的移动和温度之间的关系对纳米线上被激光照射位置的局部温度进行了估算。 当激光功率增大到临界值时,纳米线的表面结构仍然保持着一定的均匀性,但是其表面薄层内的化学性质已经发生了变化,激光功率的持续增加则会致使纳米线表面发生破损及最终断裂。在纳米线没有发生断裂时,晶体As分布在被激光照射位置的两端,当纳米线发生断裂之后,晶体As将不再被观察到,而在断裂的位置原本是禁戒的纵光学模(LO)变得允许,光谱中出现了显著的LO模拉曼峰。通过拉曼光谱成像图的变化,我们获取了不同直径下的临界激光功率值,并利用有限元分析计算了此临界功率对应的临界温度值。 外力作用导致的纳米线弯曲使纳米线在弯曲位置受到了内侧的压缩应力和外侧的拉伸应力作用,在这两种应力的作用下,弯曲位置内侧和外侧的拉曼光潜均发生了变化,我们通过光谱峰位的变化计算了不同弯曲程度纳米线受到的应力作用大小,并与机械弯曲梁模型的计算结果相比较分析了纳米线本身的力学性质。