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一维纳米线是构造纳米尺度器件的基本单元,III-V族半导体如InAs,GaAs纳米线具有高的发光效率和载流子迁移率,在纳米光电、电子以及新奇量子器件方面具有潜在的应用。纳米线的大规模可控制备是实现应用的前提,然而目前III-V族纳米线的制备依然存在以下问题:1.金属催化剂的使用会引入金属原子污染半导体纳米线;2.纳米线材料内部的堆垛层错;3.纳米线定位转移和排列难以实现。本论文的主要研究内容为利用分子束外延手段生长无金属催化剂参与的面内In(Ga)As纳米线,实现了纳米线和量子点结构的定位生长,为纳米线和量子点的集成应用提供了材料基础。具体内容如下:1.介绍了一种全新的在GaAs(001)面内诱导InAs纳米线生长的方法。该方法利用氧等离子体对衬底进行辐射,进而诱导纳米线的生长。这一过程完全避免了金属催化剂的参与。为避免衬底高温过程会消除氧等离子体的处理效果,详细研究了低温脱氧和低温生长GaAs缓冲层的条件。在此基础上实现了三层纳米线的堆叠结构,该结构具有较强的发光强度。另外我们还采用该方法实现了GaAs(001)面内InAsSb纳米线的诱导生长。2.结合微纳加工的方法制备GaAs(001)图形化衬底,在纳米脊结构上实现了面内InGaAs-AlAs core-shell纳米线的可控生长。通过控制GaAs缓冲层外延生长的温度和厚度实现了对纳米线直径的调控。TEM表征和低温PL表征显示这种InGaAs纳米线具有很好的晶体质量和光学性质。3.实现了InAs量子点在纳米沟槽中的定位生长,并且详细研究了量子点优先生长位置与纳米沟槽侧壁倾斜角之间的关系:侧壁倾斜角越小,量子点越容易生长在沟槽的底部,而侧壁倾斜角越大,量子点越容易生长在沟槽的外沿。并且实现了多种量子点分子在纳米孔洞中的定位生长。本文中实现的无金属催化剂参与的面内InGaAs纳米线的定位可控生长,对促进纳米线器件的高效集成应用具有很大的推动作用。