微纳制作技术和微纳加工技术的不断突破,极大地促进了低维半导体材料在微电子和光电子领域的应用。随着科学探索不断进步,人们对低维结构材料生长的可控性提出了更高的要求,通过微纳加工实现对低维结构材料生长的调控已经成为材料科学研究的重要课题!虽然,目前利用微纳加工技术调控低维半导体材料的生长,已经获得非常有序的周期性低维结构材料(量子点和纳米线),然而,多数的微纳加工过程本身会对材料造成严重的污染和破坏,再加上微纳加工过程和材料外延生长过程基本是相互独立的,样品需要在生长环境和微纳加工平台之间进行转移,这又将使材料发生进一步地氧化和污染。同时,也使得目前整个工艺流程存在复杂,效率低下,成本较高等缺点。为了充分确保低维结构材料的晶体质量(以及大大简化流程,提高效率,降低成本),微纳加工技术和材料生长技术被有效对接——成为“真空互联”激光干涉系统和Ⅲ-Ⅴ族分子束外延设备。结合这一全新的实验平台,本文开展了激光原位图形化诱导分子束外延生长半导体Ⅲ-Ⅴ族材料的探索和研究,具体研究内容如下:1.提出了利用原位激光干涉调控As盖层有序脱附,制作周期性As掩膜的研究思路。利用BFM和RHEED测试手段具体研究了 As盖层沉积的适宜温度和充分脱附温度,判断了 As盖层对不同激光能量密度的干涉光强分布的响应效果,同时对周期性As掩膜的应用进行了展望(第三章)。2.通过原位激光辐照Ga(In)As和GaAs材料,研究了原位激光对Ga原子的调控效果。主要研究内容是:在原位激光干涉制作周期性Ga(In)As表面过程中,衬底温度所起的作用;通过激光作用区域与未激光作用区域的边界区分度判断激光辐照衬底表面时,光热效应和光激发效应二者哪个占主导地位;在原位激光干涉Ga(In)As表面获得周期形貌后,通过退火判断表面材料晶格质量;通过增加激光能量密度判断,利用热脱附原理,原位激光干涉制作周期性GaAs表面并分析表面形貌;再次增加激光能量密度,原位激光干涉制作图形化Ga滴;并进行了 Ga滴晶化实验研究,分析Ga滴晶化过程中原子运动情况(第四章)。3.通过原位激光干涉辐照InAs/GaAs浸润层材料,研究了 In原子受激光调控的效果。主要研究内容是:原位激光干涉辐照InAs/GaAs浸润层(临界厚度)材料,并分析了 In原子对不同光强的响应效果(迁移、脱附和晶格弛豫),然后继续沉积In原子,观察表面形貌演化效果(第五章)。综上所述,我们利用脉冲激光辐照Ⅲ-Ⅴ族材料表面,进行激光原位调控表面原子运动,从而获得多种有序的周期结构(即图形化应用)。