RHEED实时监控下MBE生长不同In组分的InGaAs薄膜.pdf

罗子江等:RHED实时监控下MBE生长不同n组分的 INGAAS薄膜
RHEED实时监控下MBE生长不同In组分的 INGAAS薄膜
罗子江2,周勋,贺业全,何浩,郭祥,张毕禅',邓朝勇1,丁召
(1,贵州大学理学院,贵州贵阳550025;2.贵州财经学院教育管理学院,贵州贵阳550004
3,贵州师范大学物理与电子科学学院,贵州贵阳550001)
摘要:利用分子東外延技术,通过 RHEED图像演扫描,证实该样品为原子级平整的 INGAAS薄膜。
变实时监控薄膜生长状况,采用 RHEED强度振荡测洲
量薄膜生长率,固定Ga源温度、孜变In源温度在
实验
GaAs(001)基片上外延生长了不同In组分(39%、
实验在超高真空(4~8)X10-9Pa)的MBE真空
29%、19%)的 INGGAAS薄膜。比較 RHEED强度振荡室中进行,衬底为可直接外延的GaAs(001)衬底基片
以及 RHEED衍射困像,发现随着In组分的增加1nSi掺杂浓度为N。=1.49×108/cm。采用观测GaAs
GaAs的生长将很快进入三维粗糙表面生长模式,并指(001)表面各种重构相在不同衬底温度和As.保护气
出1ns( Gan. al As和 In 2s Gaa.71 As薄膜处于(2×3)表压下的转变温度对村底温度(热偶读数)进行校准,获
面重枘相。 Ino 13 Ga.sAs样品进行選火处理后完成、得衬底实际温度和衬底温度(热偶读数)的关系(文中
STMね描分析,证实样品为表面原子级平整的In所用的衬底温度为热偶读数)の。实验时,As源温度
GAAS薄膜
为410℃:此时最高As蒸气压为12×10Pa。整个生
关键词;MHE; RHEED;STM; In Gaas薄膜
中图分类号:TN3;()47
文献标识码
长以及退火过程中,MBF生长室真空保持在3.2X
文章编号:1001-9731(2011)11-2107-05
0~Pa附近(束流监视器(BFM)测量到的As:朿流等
效压强为6.2×104Pa)。实验中,通过 RHEED图像
1引言
演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEE〕强度振荡
INGAAS是重要的化合物半导体材料,其载流子迁测量薄膜生长速率;GaAs衬底在435℃脱氧以后,将
移率是硅材料的10倍以上,已经成为高频器件、高电衬底温度降到420℃附近,生长GaAs缓冲层,Ga源温
子迁移率晶体管等微电子器件的首选材料?。它在纳度1045℃,i源温度为1150C(N』=1.4X10/ct
米电子学和光电子学2、探测器、光纤通讯和新型激光生长30min,退火30min;完成缓冲层生长后降低衬底
器等方面都具有很多潜在的应用。化合物半导体器件温度至37℃生长 INGAAS薄膜,通过固定Ga源温度、
的光电特性与材料表和界師粗糙程度密切相关,制改变In源温度分别生长In组分比为100%、39%、
备表面原子级平整 INGAAS的薄膜,对于研究与制备29%、19%、0的 In Gaas薄膜,所有 INGAAS薄膜都是
INGAAS半导体光电器件具有极其重要的意义。ln在表面原子级平整的GaAs缓冲层上进行生长;In组
GaAs与GaAs衬底之间存在一定的晶格失配应力,并分比为19%的 INGAAS 7样品生长结柬后进行原位退火
随着In组分的增加该失配应力将不断上升,这使得制
2h,淬火(当树底温度低于250℃,关闭As阀)降至常
备表面原子级平整的高质量 INGAAS薄膜一直是研究
的热点与难点。目前,国内一些研究小组利用猛后将样品送人与MBE真空连接的STM进行扫描
MOCVD、MBE-、电共沉积等方法制备了In
与分析,获得该In组分比下 INGAAS薄膜的表面形貌。
GaAs薄膜,但几乎都集中在多晶(非晶)薄膜的制备3实验结果与讨论
上,对于单晶 INGAAS薄膜的制备在国内还鲜见报道。
本文利用带有反射高能电子衍射仪( RHEED)的分子
生长 INGAAS的 RHEED强廢振荡分析
束外延方法(MBE),利用 RHEED强度测量生长速
实验中,GaAs村底完成脱氧后,在420℃生长
率,采用 RHEED行射图像实时监控生长状况,在GaAs缓冲层,其 RHEED强度振荡如图1(a)所示,与
GaAs(001)基片上生长不同In组分(10%、39%、生长In组分比为0的 INGAAS时的 RHEED强度振荡
29%、19%、の)的 INGAAS单晶薄膜。采用扫描隧道显相同,振荡图像极其规律、清晰,从图得出在此生长条
微镜(STM)对原位退火2h的 Ino g Ga,.As样品进行件下,GaAs綬神层的生长速率为0.34ML/s。图
基金项目:国家自然科学棊金资助项目(60866001);贵州省委组织部高层人才科研特助资助项同(TZJF-20C8-31);教育部新世
纪优秀人才支持计划资助项月(NCET08-0651);贵州大学博士基金资助项目(X060031);贵州省优秀科技教育人
才省长专项基金资助项目(黔省专合字(2009)114号);贵州省科学技术基金资助项目(黔科合J字[2
12095号
收到初稿日期:2(011-04-l5
收到修政祸日期:2011-06-2
通讯作者:了召
作者筒介:罗子江(1980-),男,贵州遵义人,讲师,在读博士,师承丁召教授,从事新型微电子材料研究。