Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 10_критическая толщина

Интерфейсные дислокации не представляют опасности для оптических характеристик, поскольку носители заряда могут быть отделены от них с помощью дополнительных барьерных слоев. В то же время прорастающие дислокации являются центрами безызлучательной рекомбинации.

Во многих случаях толщина слоя фиксирована конструкцией прибора или может варьироваться весьма слабо. В этих случаях уместнее использовать термин критическое рассогласование (критический состав) – при котором происходит формирование дислокаций.

Электрические, оптические и структурные характеристики закритических слоев продолжают зависеть от рассогласования (толщины).

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 12

Интенсивность ФЛ слоев InGaAs на GaAs толщиной ~ 1 мкм (критический состав ~ 3%).

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 13

Ширина пика рентгеновской дифракции слоев InGa(Al)As толщиной 1 мкм на InP

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 14

Рассогласование (%InAs)

Подвижность электронов в слоях InGa(Al)As толщиной 1 мкм на InP

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 15

Величина критического рассогласования зависит от знака напряжения. Для слоев InGa(Al)As/InP критическое рассогласование выше для напряжения растяжения (∆xIn < 0)). Различие составляет ≈ 1.5%, что соответствует ∆d/d ≈

1×10-3. Это обусловлено различием в КТР, ∆α, эпитаксиального слоя и подложки.

∆dd (T2 )≈ ∆dd (T1)+ ∆α(T2 −T1)

В диапазоне 20÷600°C для случая InGaAs/InP, ∆α составляет приблизительно

1×10-6 К-1.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 16

наблюдаемое

критическое

рассогласование

Слои 1, 3, 4: отрелаксировали при температуре эпитаксии Слой 2: отрелаксировал при комнатной температуре Желтым цветом показана область упруго-напряженных слоев.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 17

Tsub=4500C

InGaAs

GaAs

Подавление образования прорастающих дислокаций снижением температуры осаждения (замораживание дислокаций): InGaAs/GaAs, x~20%

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 18

Потенциальные возможности применения рассогласованных гетероструктур:

1.Тонкие (докритические) слои – бездислокационные квантовые ямы или квантовые точки

2.Толщина свыше критической – применение мало вероятно вследствие высокой плотности интерфейсных дислокаций

3.Толщина много выше критической – малодислокационные эпитаксиальные слоя (если подавлены прорастающие дислокации) – объемные слои или матрицы для квантоворазмерных слоев

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 10, стр. 19