Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 19_Режим островкового роста

2. Движущей силой для процесса самоорганизации, как и для возникновения дислокаций несоответствия, в случае осаждения эпитаксиальных слоев с различающимися постоянными решетки является накопление упругого напряжения в растущем слое.

Взависимости от величины рассогласования постоянных решеток, которая в случае InAs на GaAs достигает 7%, напряжение снимается за счет образования дислокаций несоответствия, либо перераспределения напряженного слоя в массив трехмерных островков.

Вслучае слабо напряженных слоев InGaAs (x<0.2) рассогласование решеток преимущественно аккомодируется за счет дислокаций, тогда как сильно напряженные слои InGaAs (x>0.5) проявляют тенденцию к переходу к трехмерному режиму роста.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 19, стр. 11

Таким образом, формирование островков не сопровождается образованием дислокаций – трехмерные островки могут оставаться упругонапряженными, т.е. бездислокационными. Формирование дислокаций происходит при дальнейшем увеличении размеров островков.

Критическая толщина для перехода к островковому росту в случае InAs/GaAs составляет 1.7МС, а дислокации в островках возникают при эффективной толщине осажденного InAs около 4МС. В диапазоне QInAs=1.7-4 МС имеет место рост бездислокационных островков.

Тот факт, что характерные толщины весьма малы, подчеркивает важность точного контроля и управления толщинами (скоростями роста), что стало возможным при определенном этапе развития эпитаксиальных технологий.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 19, стр. 13

3 Согласно данным ПЭМ высокого разрешения островки InAs в матрице Ga(Al)As имеют приблизительно пирамидальную форму с гранями, ограниченными плоскостями типа {011} или {023}.

Типичные размеры составляют около 10 нм в основании при высоте 4- 5 нм. Таким образом, размеры островков достаточно малы для проявления эффектов трехмерного размерного квантования, и будучи помещенными в широкозонную матрицу, островки могут трактоваться как массив квантовых точек.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 19, стр. 14

Типичная поверхностная плотность КТ InGaAs на GaAs составляет около

5×1010 см-2.

g(220)

50 nm

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 19, стр. 16