中文摘要：

直接激光干涉纳米结构化技术是无掩模、可直接刻写、高效率、无接触、大面积、低成本和环境要求低的创新技术。项目负责人彭长四等人在欧盟FP6 DELILA项目资助下，取得了<10纳米的突破性成果，这是截至目前世界上大面积上最小光刻尺寸。传统量子点的制备有两种技术自组织外延生长和衬底光刻后再外延生长。自组织外延生长的优点是可以做到无缺陷，缺点是尺寸和空间分布非常随机和不均匀、不可重复，而衬底光刻后再外延生长与自组织外延生长的优缺点互换。这些特点对分离的两种技术是原理性的，几乎不能通过技术的进步来克服，由于这些缺点，量子点理论上巨大的优势不能发挥。本项目的研究内容，就是把自组织外延生长和衬底纳米结构化这两种技术原位结合起来，克服所有缺点，吸取所有优点，能生长无缺陷、尺寸均匀和空间周期分布的、可重复生长的量子点。研究的成功将是半导体电子行业的里程碑。

结论摘要：

直接激光干涉纳米结构化（DLINP）技术是无掩模、可直接刻写、高效率、可控、无沾污、无接触、大面积、低成本和环境要求低的创新技术。在量子点中，载流子在三个维度上都受到势垒约束而不能自由运动。控制量子点的几何形状和尺寸可改变其电子态结构，实现量子点器件的电学和光学性质的“剪裁”，是目前“能带工程”设计的一个重要组成部分，也是国际研究的前沿热点领域。传统量子点的制备有两种技术光滑表面自组织外延生长和衬底光刻图形化后再外延生长。前者异于衬底晶格常数外延生长过程中会产生晶格失配应力，应力积累到阈值就会形成量子点。应力小于临界值时，量子点无缺陷。然而，其形成时间、位置、速度和大小完全是随机的。后者可以得到位置和大小可控的量子点。然而，衬底在图形化处理中充满了缺陷。上述前者与后者的优缺点互换。这些特点对分离的两种技术是本证的，几乎不能通过技术的进步来克服。这是目前外延量子点大规模应用不可逾越的瓶颈。本项目通过将DLINP技术原位嫁接到分子束外延（MBE）上（DLINP+MBE），通过控制激光器的功率，在衬底上产生周期性应力分布并控制在产生缺陷的阈值以下，这样，在生长过程中能人为地、大小均匀和空间上周期性地，生长无缺陷的量子点。本项目主要研究内容包括 研究DLINP+MBE技术，包括光路的组建、各相干激光光束进入MBE生长室、各相干激光光束投射到衬底同一位置以及激光束斑的位置监控、MBE生长室在衬底和MBE 炉源温度升降过程对光路的影响。根据常规衬底的晶格方向，设计各相干激光光束进入MBE 生长室的数量、位置、角度、相位和偏振方向。 研究各种形状和分布的量子点。研究不同的相干图案、晶格方向与量子点的形状、大小和分布的关系。 研究量子点的形成和尺寸大小与生长速率、温度、各源束流大小比例等关系，以及激光光强对温度分布场的温差与量子点的形成的关系。重要结果及其科学意义设计、制备了国际上首个DLINP+MBE系统，成功地将四束相干激光导入MBE生长室，并在衬底成功实现相干图样；成功生长长程有序量子点，包括四光束和双光束干涉图样分布，成功检测到长程有序量子点光荧光（PL）。实验证明，激光干涉图样诱导长程有序量子点的生长是可行的。该研究将可能打破外延量子点大规模应用的瓶颈，具有非常重要的科学和应用意义。