Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 18_Методы формирования КТ
.pdfV-канавка на поверхности
исходный
профиль
поверхности
|
|
|
|
|
Постепенное зарастание V-канавки |
Преимущественное заращивание V-канавки |
|||
при гомоэпитаксиальном росте |
инородным материалом |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Образование серповидной квантовой проволоки
Восстановление планарной поверхности с V-канавкой при гомоэпитаксии и использование этого эффекта для формирования квантовых проволок при гетероэпитаксии.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 11
Суть метода:
1.Образование V-канавок на поверхности подложки
2.Сохранение V-канавок на большую толщину (вплоть до активной области) вследствие использования материала с малым темпом поверхностной диффузии.
3.Осаждение материала, характеризующегося высоким темпом поверхностной диффузии, что приводит к преимущественному заращиванию V-канавки, т.е. к образованию серповидной квантовой проволоки.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 12
Недостатки:
1.Большие латеральные размеры (типично ~ 40 нм) из-за ограничений на размер исходных V-канавок
2.Разброс размеров, вызванный невоспроизводимостью в процессе создания V-канавок.
3.Существование двумерной квантовой ямы.
4.Постепенное восстановление планарности до начала осаждения активной области.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 13
Рост на фасетированных поверхностях.
V-канавки на поверхности подложки могут быть получены непосредственно в процессе роста. Кристаллическая поверхность, ориентированная вдоль плоскостей с высоким индексом Миллера (например (311)) фасетируется, т.е. распадается на периодическую гофрированную структуру.
Если осаждаемый материал не смачивает подложку, то изолированные кластеры осаждаемого материала образуются в “канавках” периодически фасетированной поверхности. Такая ситуация реализуется например при осаждении GaAs/AlAs (311) и AlAs/GaAs (311).
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 14
|
Стадии гетероэпитаксии |
|
|
на фасетированной поверхности |
Формирование квантовых проволок |
Исходная поверхность |
|
|
с высоким индексом Миллера |
|
|
|
|
|
|
|
|
Фасетированная поверхность
грани с низким индексом Миллера
Гомоэпитаксия на фасетированной поверхности
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 15
При гетероэпитаксии периодическое фасетирование поверхности восстанавливается со сдвигом на полпериода - “холмы” на поверхности осаждаемого материала образуются над “канавками” подложки и наоборот, и возникает непрерывный слой с модуляцией толщины.
При частичном покрытии и последующем заращивании исходным материалом образуются изолированные квантовые проволоки.
Достоинства метода:
1.Одномерные свойства ярко выражены, т.к. периодом фасетирования мал (для GaAs(311) период модуляции 12 нм, амплитуда модуляции - 1.2 нм).
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 16
2.Высокая воспроизводимость в создании массивов проволок, поскольку характер фасетирования (и размер проволок) определяется не кинетикой роста, а энергетикой поверхности.
Недостатки:
1.Ограниченный выбор материалов: требование взаимного несмачивания (иначе не происходит формирования проволок) и больших разрывов зон (иначе энергия локализации мала).
2.Соседние квантовые проволоки разделены на случайное число периодов фасетирования, что приводит к разной силе туннельного связывания и, как результат, к неоднородному уширению.
3.Малая распространенность подложек, а также в большинстве случаев отсутствие взимно-перпендикулярных сколов.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 18, стр. 17