Распределение дислокаций несоответствия и упругих механических напряжений в метаморфных буферных слоях InAlAs разной конструкции
Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), Конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, №18-02-00950
Побат Д.В.1, Соловьев В.А.1, Чернов М.Ю.1, Иванов С.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: pobat.dima@gmail.com, vasol@beam.ioffe.ru, chernov.spbau@gmail.com, ivan@beam.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 18 сентября 2020 г.
В окончательной редакции: 18 сентября 2020 г.
Принята к печати: 19 сентября 2020 г.
Выставление онлайн: 12 октября 2020 г.
Проведен расчет равновесных распределений плотности дислокаций несоответствия rho(z) и упругих напряжений ε(z) вдоль направления эпитаксиального роста метаморфного буферного слоя InAlAs/GaAs(001) с высоким содержанием In (до 87 mol%) и разными профилями изменения состава: ступенчатым, линейным и корневым. Для расчетов был использован метод, основанный на итерационном поиске минимального значения полной энергии системы. Показано, что наиболее сильные отличия между разными конструкциями буферного слоя наблюдаются в характере распределений rho(z), а не ε(z). В отличие от традиционных конструкций со ступенчатым и линейным градиентом состава, которые характеризуются достаточно однородным распределением дислокаций несоответствия, в буферном слое с корневым градиентом состава основная часть таких дислокаций сконцентрирована в нижней части слоя вблизи гетерограницы с подложкой GaAs, а их плотность резко падает более чем на порядок величины по толщине слоя, достигая вблизи поверхности минимального из всех перечисленных конструкций значения. Несмотря на то, что в данной работе не учитывался важный эффект взаимодействия дислокаций между собой, проведенные расчеты позволили установить основные особенности распределений rho(z) и ε(z) в различных метаморфных буферных слоях InAlAs, которые ранее наблюдались нами экспериментально. Таким образом, данный подход может быть эффективно использован при создании оптимальных конструкций приборных метаморфных гетероструктур. Ключевые слова: дислокации несоответствия, упругие напряжения, метаморфные гетероструктуры, InAlAs/GaAs, большое рассогласование параметров решетки.
- G.B. Galiev, I.S. Vasil'evskii, S.S. Pushkarev, Е.А. Klimov, R.M. Imamov, P.A. Buffat, B. Dwir, Е.I. Suvorov. J. Cryst. Growth 366, 55 (2013)
- W. Hafez, J. Lai, M. Feng. Electron. Lett. 39, 1447 (2003)
- G. Belenky, D. Wang, Y. Lin, D. Donetsky, G. Kipshidze, L. Shterengas, D. Westerfeld, W.L. Sarney, S. Svensso. Appl. Phys. Lett. 102, 111108 (2013)
- S.V. Ivanov, M.Yu. Chernov, V.A. Solov'ev, P.N. Brunkov, D.D. Firsov, O.S. Komkov. Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 65, 20 (2019)
- V.A. Kulbachinskii, L.N. Oveshnikov, R.A. Lunin, N.A. Yuzeeva, G.B. Galiev, E.A. Klimov, S.S. Pushkarev, P.P. Maltsev. Semicond. 49, 921 (2015)
- D.J. Dunstan, P. Kidd, L.K. Howard, R.H. Dixon. Appl. Phys. Lett. 59, 3390 (1991)
- D.J. Dunstan. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 8, 337 (1997)
- H. Choi, Y. Jeong, J. Cho, M.H. Jeon. J. Cryst. Growth 311, 1091 (2009)
- M.Yu. Chernov, V.A. Solov'ev, O.S. Komkov, D.D. Firsov, B.Ya. Meltser, M.A. Yagovkina, M.V. Baidakova, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov. Appl. Phys. Express 10, 121201 (2017)
- B. Bertoli, E.N. Suarez, J.E. Ayers, F.C. Jain. J. Appl. Phys. 106, 073519 (2009)
- S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors. Wiley--Blackwell (2009). 413 p
- E.A. Fitzgerald. Mater. Sci. Rep. 7, 87 (1991)
- J. Zou, D.J.H. Cockayne, B.F. Usher. J. Appl. Phys. 73, 619 (1993)
- I.N. Trunkin, M.Yu. Presniakov, A.L. Vasiliev. Crystallography Rep. 62, 265 (2017)
- F. Capotondi, G. Biasiol, D. Ercolani, V. Grillo, E. Carlino, F. Romanato, L. Sorba. Thin Solid Films 484, 400 (2005)
- В.А. Соловьев, М.Ю. Чернов, А.А. Ситникова, П.Н. Брунков, Б.Я. Мельцер, С.В. Иванов. ФТП 52, 127 (2018)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.