Скачиваний:
54
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
786.09 Кб
Скачать

 

сжатие

растяжение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянная решетки свободная

d > d0

 

d < d0

 

Постоянная решетки в плоскости

dII = d0 < d

dII = d0 > d

интерфейса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянная решетки в

d > d > d0

d < d < d0

направлении роста

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двухосное напряжение εII

 

d0

1 < 0

 

d0

1 > 0

 

 

 

 

 

d

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидростатическая компонента

 

 

hy

> 0

 

 

hy

< 0

 

EC

EC

 

Ehy

< 0

Ehy

> 0

 

 

 

V

 

 

 

V

 

 

 

 

Сдвиговая компонента

EHshH > 0

EHshH < 0

 

ELHsh

< 0

ELHsh

> 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 11

гидростатическая и сдвиговая

гидростатическая

E

E

 

 

 

 

 

 

растяжение

LH

HH, LH

HH

E

ненапряженный

HH, LH

гидростатическая

 

гидростатическая и сдвиговая

E

 

E

 

 

 

 

 

 

сжатие

HH

HH, LH

LH

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 12

Учет влияния упругого напряжения на энергетические уровни

1.Расщепление зон тяжелых и легких дырок (более сильное, чем расщепление уровней за счет размерного квантования).

2.Модификация зависимости ширины запрещенной зоны от состава за счет дополнительного вклада напряжения

3.Разный характер основного дырочного состояния в случае сжатия и напряжения

4.Выталкивание подзоны легких дырок из ямы в случае сжатия.

5.Пересчет уровней размерного квантования с учетом разрывов зон, модифицированных напряжением

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 13

 

1,6

 

 

 

 

 

 

1,4

 

 

 

 

 

эВ

1,2

 

 

 

 

 

зоны,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

запрещенной

1,0

 

 

напряженный

 

 

0,8

 

ненапряженный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина

0,6

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

 

 

 

Мольная доля InAs

 

 

Ход ширины запрещенной зоны (E-HH) для свободного InGaAs и упругонапряженного InGaAs на GaAs

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 14

 

830

 

 

 

 

 

 

мэВ

820

 

 

 

xIn=53.3%

 

 

 

 

 

 

согласовнный состав

 

77К,

810

растяжение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

 

 

 

 

 

800

(~4 мэВ/%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зоны

 

 

 

 

 

 

790

 

 

 

 

 

 

запрещенной

 

 

 

 

 

 

780

 

 

 

сжатие

 

 

770

 

 

 

(~8 мэВ/%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина

760

 

 

 

 

 

 

750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

50

52

54

56

58

 

 

 

 

Мольная доля InAs, %

 

 

Ширина запрещенной зоны напряженных слоев InGaAs на InP при

растяжении и сжатии

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 15

Метаморфный рост

отрелаксировавший

InGaAs

 

дислокация

Переходный

несоответствия

слой InGaAs

(интерфейсная)

 

GaAs

d//

При метаморфном росте происходит неупругая (пластическая) релаксация напряжения за счет образования дислокаций несоответствия.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 16

Средняя постоянная решетки псевдоморфного слоя:

δd d0 d0 =δ(1+ D DR)

δII dIId0 d0 =δR

R – степень релаксации

R = 0 соответствует упруго-напряженному (псевдоморфному) случаю R = 1 соответствует упруго-напряженному (псевдоморфному) случаю

При использовании специальных технологических приемов роста буферного слоя степень релаксации может быть близка к 100%

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 17

Измерение химического состава кристалла рентгеновскими методами (Θ- 2Θ сканирование) и степень релаксации напряжения

источник рентгеновского

приемник

излучения и монохроматор

Θ

d

исследуемый кристалл

Условие рентгеновской дифракции (Вульфа-Брэгга): 2d sin(Θ)= mλ,

где m – целое число (дифракционный порядок)

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 18

 

 

AlGaAs/GaAs

 

GaAs

#4981

 

1

x=78%, ~0.85um

 

 

 

подложка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-316"

 

 

 

0,1

 

 

AlGaAs

 

 

 

 

 

слой

 

 

count

0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1E-3

 

 

 

 

 

 

1E-4

 

 

 

 

 

 

 

-600

-400

-200

0

200

 

 

 

 

∆θ, arc.sec.

 

 

Пример кривой рентгеновского качания для слоя AlGaAs на GaAs

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 19

Из брэгговского условия следует, что при сканировании вблизи дифракционного рефлекса подложки (Θ0), дифракционный угол эпитаксиального слоя (∆Θ) связан с постоянной решетки соотношением:

δ d d0 d0 = −∆Θctg(Θ0 )

С другой стороны

δ = d d0 (1+ D DR) d0

dInX Ga1X As = xdInAs +(1x)d0 (для случая InGaAs на GaAs)

Следовательно, определяемый химический состав: x = − 1+ D1DR ∆Θ dInAsd0d0 ctg(Θ0 )

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 9 стр. 20