22 (636)

Mody wzrostu warstw epitaksjalnych

Mod wzrostu zależy od: energii powierzchniowej podłoża (yj, energii powierzchniowej warstwy epitaksjalnej (%), energii międzypowierzchniowej podłoże-warstwa (y^)

Warstwa po warstwie Powstawanie wysp 3D    Warstwa po warstwie

(Frank-van der Merwe) (Volmer-Weber)    następnie powstawanie

wysp 3D

Bezpośredni wzrost trójwymiarowy (bez warstwy zwilżającej) (Stranski-Krastanov) występuje w układach silnie niedopasowanych, o dużej energii miedzypowierzchniowej różniących się strukturą krystalograficzną Np.: GaN na szfirze, InAs na GaP

Epitaksja: samoorganizujący się wzrost (QDs i QWs)

Samoorganizujący się wzrost NSP występuje w procesie epitaksji jest rezultatem naprężeń:

wzrost struktur w modzie Stranski’ego-Krastanov’a - warstwy muszą się różnić stałymi sieci i mieć mała energie międzypowierzchniową Przykład: Ge na Si lub InAs na GaAs

E...1 lilii]

Duża energia naprężeń w miarę wzrostu warstwy jest rozładowywana przez spontaniczne powstawanie wysp (mod S-K)

Po osadzeniu cienkiej warstwy zwilżającej w modzie warstwa po warstwie (F-vdM) osadzana jest cienka warstwa materiału różniącego się stała sieci od materiału bariery

Wady metody:

•fluktuacja wielkości i kształtu •trudno kontrolować początkowe etapy powstawania wysp •wzrost na dyslokacjach

•trzeba zmieniać warunki procesu podczas osadzania_

Epitaksja na planarnym częściowo zamaskowanym podłożu

Epitaksja na strukturyzowanym podłożu z użyciem maski:

Wzrost NSP w oknach

Wady:

Kształt)’ i rozmiary limitowane przez wzór maski

Obraz SEM struktur MOYPE GaN

Samoorganizacja może być połączona ze strukturyzacją

Epitaksja — osadzanie cienkich warstw

Studnie kwantowe (OW - Ouantum wells):

t k*nm (kilka warstw atomowych)

Osadzanie warstw mono-atomowych warstwa po warstwie mod: F-vdM, dokładność <0.5nm

Mod ten występuje tylko w układach sieciowo dopasowanych o identycznej strukturze krystalograficznej

Przykład: Au na Ag i AlGaAs na GaAs

InGaAs/GaAs QW

H. Chik, J.M. Xu, Mater. Sc. Eng.,R 43, 2004, 103

Przykłady NSP (obrazy AFM)

InGaAs/GaAs samoorganizujące się QD

InGa/InP

samoorganizujące się QW

Ir Ai Pyr amid In Aa Wetting Layer GaAi Matrix

P. Petroff, A. Lorkę, A. Imamoglu, Physics Today, May 2001

Epitaksja: wzrost na strukturyzowanym podłożu

Wzrost bez użycia maski: osadzanie na

strukturyzowanym podłożu

Wady:

•Trudno uzyskać zadany kształt •Gęstość iNSP zależy od procesu strukturyzacji

Obraz SEM ostraa Si pokrytego GaN

Obraz SEM strukturyzowanego podłoża Si