RHEED实时监控下MBE生长不同In组分的InGaAs薄膜.pdfVIP

罗子江 等：RHEED实时监控下MBE生长不同In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 。，周 勋 。，贺业全 ，何 浩 ，郭 祥 ，张毕禅 ，邓朝勇 ，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 ： 利用分子束外延技术 ，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 2 实 验 量薄膜生长速率，固定Ga源温度、改变 In源温度在 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)×10 Pa)的MBE真空 29 、19 )的 InGaAS薄膜。比较 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 图像 ，发现随着 In组分 的增加 In— si掺杂浓度为 N。一1．49×10 ／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In 9Ga0-81As和 In 9Ga。l71As薄膜处于 (2×3)表 压下的转变温度对衬底温度 (热偶读数)进行校准 ，获 面重构相 。In 。Ga AS样品进 行退 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扫描分析，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)]。实验时，As源温度 GaAs薄膜 。 为410℃，此时最高As蒸气压为 12×10一Pa。整个生 关键词： MBE；RHEED；STM；InGaAs薄膜 长以及退火过程 中，MBE生长室真空保持在 3．2× 中图分类号 ： TN3：O47 文献标识码 ：A 10 Pa附近 (束流监视器 (BFM)测量到的As束流等 文章编号 ：1001-9731(20l1)11—2107—05 效压强为 6．2×10 Pa)。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 RHEED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。C脱氧 以后 ，将 移率是硅材料的 1O倍 以上 ，已经成为高频器件、高电 衬底温度降到420。C附近 ，生长OaAs缓冲层，Ga源温 子迁移率晶体管等微 电子器件 的首选材料_1]。它在纳 度 1045℃，Si源温度为 1150℃(ND===1．4×10 ／cm。)， 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 370℃生长InGaAs薄膜，通过固定 Ga源温度 、 的光 电特性与材料表面和界面粗糙程度密切相关 ，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InGaAs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 。I