Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
![](/pic/nikiforov.jpg)
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-703-710
УДК 539.23
Особенности выращивания твердых растворов Ga1–xInxAs на подложках GaAs в поле температурного градиента через тонкую газовую зону
Читать статью полностью
![](/images/pdf.png)
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Девицкий О.В., Лунин Л.С., Митрофанов Д.В., Сысоев И.А., Никулин Д.А., Чапура О.М. Особенности выращивания твердых растворов Ga1–xInxAs на подложках GaAs в поле температурного градиента через тонкую газовую зону // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 4. С. 703–710. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-4-703-710
Аннотация
Введение. Твердый раствор Ga1–xInxAs имеет широкое применение в современной оптоэлектронике в качестве материала для p-i-n фотодетекторов и лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,3–1,55 мкм. Исследованы особенности получения пленок Ga1–xInxAs методом зонной перекристаллизации градиентом температур. Смысл метода заключается в последовательной перекристаллизации частей расплава источника, движущегося под действием температурного градиента. Метод. В поле температурного градиента 30 К/см через тонкую газовую зону в специально разработанной графитовой кассете получены пленки Ga1–xInxAs на подложках GaAs при температуре 1123 К. В качестве газа носителя использована смесь азота и водорода в соотношении 1:1. Толщина газовой зоны между источником и подложкой составила 1 мм, время осаждения для всех пленок — 10 мин. Основные результаты. Исследована кинетика роста, морфология и структура химических связей полученных пленок. По результатам теоретического расчета установлено, что увеличение концентрации индия приводит к понижению скорости роста пленок до 0,3137 мкм/мин. Выполнено сравнение теоретического расчета и экспериментальных данных, которое показало расхождение значений скорости роста для пленок с концентрацией индия в ростовом источнике более 20 %, что связано с сегрегацией индия на поверхность пленки. Среднеквадратическая шероховатость пленок составила от от 9,1 до 24,2 нм. Подтверждено, что содержание индия в ростовом источнике существенно влияет на свойства выращенных пленок и приводит к уменьшению скорости роста, увеличению упругих напряжений в слое и нестехиометрическому составу пленки. Установлено, что с увеличением концентрации индия в пленке наблюдается существенное смещение частоты LO- и TO-фононных мод GaAs влево на 13 и 16 см–1 соответственно из-за влияния упругих механических напряжений. Обсуждение. Представленные результаты продемонстрировали, что методом зонной перекристаллизации в градиенте температур получены пленки твердого раствора Ga1–xInxAs, которые имеют ближний порядок химических связей.
Ключевые слова: поле температурного градиента, тонкая газовая зона, соединения III–V, Ga1–xInxAs, рамановская спектроскопия, атомно-силовая микроскопия
Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ЮНЦ РАН № 122020100254-3 (исследования морфологии поверхности пленок) и № 122020100326-7 (рамановские исследования и определение химического состава), а также с использованием ресурсов центра коллективного пользования Северо-Кавказского федерального университета и при финансовой поддержке Минобрнауки России, уникальный идентификатор
Список литературы
Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ЮНЦ РАН № 122020100254-3 (исследования морфологии поверхности пленок) и № 122020100326-7 (рамановские исследования и определение химического состава), а также с использованием ресурсов центра коллективного пользования Северо-Кавказского федерального университета и при финансовой поддержке Минобрнауки России, уникальный идентификатор
Список литературы
- Zimmer M., Trachtmann A., Jetter M., Michler P. MOVPE grown InGaAs quantum dots with emission near 1.3 µm for electrically driven single-photon sources // Journal of Crystal Growth. 2023. V. 605. P. 127081. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2023.127081
- Ozturk O., Ozturk E., Elagoz S. Linear and nonlinear optical absorption coefficient and electronic features of triple GaAlAs/GaAs and GaInAs/GaAs quantum wells depending on barrier widths // Optik. 2019. V. 180. P. 394–405. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.11.091
- Paulauskas T., Pačebutas V., Geižutis A., Kamarauskas M., Drazdys M., Rudzikas M., Kondrotas R., Naujokaitis A., Nevinskas I., Šebeka B., Strazdienė V., Krotkus A. Performance analysis of GaAsBi/InGaAs heterostructure for III-V multi-junction solar cells // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2022. V. 248. P. 112013. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2022.112013
- Nishiyama S., Takenaka C., Kusunoki T., Fujii T., Nakajima K. LPE growth of InP and InGaAs on MQW layers below 500°C // Journal of Crystal Growth. 1990. V. 104. N 4. P. 809–814. https://doi.org/10.1016/0022-0248(90)90106-U
- Bahari A., Salianeh M.G., Biranvand N. Structural nonlinear effects in In0.53Ga0.47As/GaAs heterostructure bipolar transistor lasers // Optik. 2015. V. 126. N 24. P. 5249–5252. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.08.269
- Li Y., Yan X., Zhang X., Wu Ch., Zheng J., Zha Ch., Fu T., Gong L., Ren X. Low-threshold miniaturized core-shell GaAs/InGaAs nanowire/quantum-dot hybrid structure nanolasers // Optics and Laser Technology. 2022. V. 152. P. 108150. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108150
- Chen X., Xiao Y., Cheng Y., Zhang Z., Gou Y., Wang J. MOCVD growth and thermal stability analysis of 1.2 µm InGaAs/GaAs multi quantum well structure // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 922. P. 166173 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166173
- Mintairov S.A., Emelyanov V.M., Rybalchenko D.V., Salii R.A., Timoshina N.K., Shvarts M.Z., Kalyuzhnyy N.A. Heterostructures of metamorphic GaInAs photovoltaic converters fabricated by MOCVD on GaAs substrates // Semiconductors. 2016. V. 50. N 4. P. 517–522. https://doi.org/10.1134/S1063782616040163
- Devitsky O.V., Zakharov A.A., Lunin L.S., Sysoev I.A., Pashchenko A.S., Vakalov D.S., Chapura O.M. Influence of magnetron sputtering conditions on the structure and surface morphology of InxGa1–xAs thin films on a GaAs (100) substrate // Condensed Matter and Interphases. 2022. V. 24. N 3. P. 300–305. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9851
- Lunin L.S., Lunina M.L., Devitsky O.V., Sysoev I.A. Pulsed laser deposition of AlxGa1–xAs and GaP thin films onto Si substrates for photoelectric converters // Semiconductors. 2017. V. 51. N 3. P. 387–391. https://doi.org/10.1134/S1063782617030174
- Сысоев И.А. Эпитаксия твердых растворов соединений AIIIBVIс микро- и наноструктурой в поле температурного градиента: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ставрополь, 2010.
- Gorbatchev A., De Anda Salazar F., Galván Montalvo J.A., Michournyi V. Peculiarities of the thermodynamic conditions to grow InGaAs epitaxial layers by LPE on GaAs substrate at low temperatures // MRS Advances. 2021. V. 6. N 46. P. 1005–1009. https://doi.org/10.1557/s43580-021-00198-8
- Лозовский В.Н., Лунин Л.С., Попов В.П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987. 232 с.
- Сысоев И.А., Лунин Л.С. Градиентная эпитаксия для получения микро- и наноструктур твердых растворов AIIIBVчерез тонкую газовую фазу. Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2015. 94 с.
- Куликов И.С. Термодинамика оксидов. М.: Металлургия, 1986. 344 с.
- Dehaese O., Wallart X., Mollot F. Kinetic model of element III segregation during molecular beam epitaxy of III‐III’‐V semiconductor compounds // Applied Physics Letters. 1995. V. 66. N 1. P. 52–54. https://doi.org/10.1063/1.114180
- Zheng Y.-J., Lam A.M., Engstrom J.R. Modeling of Ge surface segregation in vapor-phase deposited Si1-xGex thin films // Applied Physics Letters. 1999. V. 75. N 6.P. 817–819. https://doi.org/10.1063/1.124523
- Pashchenko A.S., Devitsky O.V., Lunin L.S., Kasyanov I.V., Nikulin D.A., Pashchenko O.S. Structure and morphology of GaInAsP solid solutions on GaAs substrates grown by pulsed laser deposition // Thin Solid Films. 2022. V. 743. P. 139064. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2021.139064