Снижение плотности дислокаций в метаморфных гетероструктурах путем оптимизации конструкции буферного слоя с нелинейным профилем изменением состава
Российский научный фонд, «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 22-79-00265
Чернов М.Ю.
1, Соловьев В.А.
1, Иванов С.В.
11Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: chernov@beam.ioffe.ru, vasol@beam.ioffe.ru, ivan@beam.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 26 апреля 2023 г.
В окончательной редакции: 2 мая 2023 г.
Принята к печати: 2 мая 2023 г.
Выставление онлайн: 23 мая 2023 г.
Проведены расчеты равновесного распределения плотности дислокаций несоответствия вдоль направления эпитаксиального роста метаморфного буферного слоя InxAl1-xAs/GaAs с максимальным содержанием In xmax≥0.77 и различными нелинейными профилями изменения состава вида x propto z1/n. На примере "корневого" (n=2) буферного слоя InxAl1-xAs рассмотрено влияние начального состава буфера (xmin) на плотность дислокаций несоответствия и величину остаточных напряжений в его верхней части. Показано, что перед упруго растянутым слоем GaAs толщиной 1-10 нм, вставленным в метаморфный буферный слой InAlAs, формируется свободная от дислокаций область, что согласуется с экспериментальными данными, полученными ранее для ряда метаморфных гетероструктур методом просвечивающей электронной микроскопии. Предложен нелинейный профиль изменения состава метаморфного буферного слоя, позволяющий получать вдвое меньшую плотность дислокаций, чем корневой профиль. Кроме того, представлены результаты расчетов равновесного распределения плотности дислокаций несоответствия по толщине метаморфных транзисторных гетероструктур с высокой подвижностью электронов в двумерном канале, содержащих метаморфный буферный слой InxAl1-xAs различной конструкции и двумерный электронный канал In0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As. В случае использования в транзисторных гетероструктурах с высокой подвижностью электронов в двумерном канале метаморфного буферного слоя с корневым и оптимизированным профилем изменения состава установлены значения обратной ступени, представляющей собой разницу между конечным составом буфера InxAl1-xAs и составом слоя-виртуальной подложки In0.75Al0.25As, при которых релаксация упругих напряжений в двумерном электронном канале In0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As отсутствует. Ключевые слова: метаморфные гетероструктуры, метаморфный буферный слой, дислокации несоответствия, упругие напряжения, In(Ga,Al)As/GaAs.
- S.H. Shin, J.-P. Shim, H. Jang, J.-H. Jang. Micromachines, 14 (1), 56 (2023)
- J. Ajayan, D. Nirmal. Superlat. Microstruct., 86, 1 (2015)
- S.V. Ivanov, M.Yu. Chernov, V.A. Solov'ev, P.N. Brunkov, D.D. Firsov, O.S. Komkov. Progr. Cryst. Growth Charact. Mater., 65 (1), 20 (2019)
- S. Ke, D. Li, S. Chen. J. Phys. D: Appl. Phys., 53, 323001 (2020)
- Y. Du, B. Xu, G. Wang, Y. Miao, B. Li, Z. Kong, Y. Dong, W. Wang, H.H. Radamson. Nanomaterials, 12 (5), 741 (2022)
- M.S. Abrahams, L.R. Wiesberg, C.J. Buiocchi, J. Blanc. J. Mater. Sci., 4, 223 (1969)
- J. Tersoff. Appl. Phys. Lett., 62, 693 (1993)
- G.B. Galiev, S.S. Pushkarev, E.A. Klimov, P.P. Maltsev, R.M. Imamov, I.A. Subbotin. Crystallography Reports, 59, 258 (2014)
- L.W. Khai, T.K. Hua, L. Daosheng, S. Wicaksono, Y.S. Fatt. IEEE Phot. Techn. Lett., 29 (5), 458 (2017)
- Y. He, W. Yan. Optical Quant. Electron., 52, 372 (2020)
- S. Park, J. Jeon, V.M. More, R.S. Lee, Y. Seo, M. Kim, P.D. Nguyen, M. Kim, J.S. Kim, Y. Kim, S.J. Lee. Appl. Surf. Sci., 581, 152421 (2022)
- D.J. Dunstan. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 8, 337 (1997)
- F. Romanato, E. Napolitani, A. Carnera, A.V. Drigo, L. Lazzarini, G. Salviati, C. Ferrari, A. Bosacchi, S. Franchi. J. Appl. Phys., 86, 4748 (1999)
- Д.В. Побат, В.А. Соловьев, М.Ю. Чернов, С.В. Иванов. ФТТ, 63 (1), 85 (2021)
- H. Choi, Y. Jeong, J. Cho, M.H. Jeon. J. Cryst. Growth, 311 (4), 1091 (2009)
- M.Yu. Chernov, O.S. Komkov, D.D. Firsov, B.Ya. Meltser, A.N. Semenov, Ya.V. Terent'ev, P.N. Brunkov, A.A. Sitnikova, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov, V.A. Solov'ev. J. Cryst. Growth, 477, 97 (2017)
- B. Bertoli, E.N. Suarez, J.E. Ayers, F.C. Jain. J. Appl. Phys., 106, 073519 (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)
- O.S. Komkov, D.D. Firsov, M.Yu. Chernov, V.A. Solov'ev, A.A. Sitnikova, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov. J. Phys. D: Appl. Phys., 51, 055106 (2018)
- G.B. Galiev, S.S. Pushkarev, I.S. Vasil'evskii, E.A. Klimov, R.M. Imamov, I.A. Subbotin, E.S. Pavlenko, A.L. Kvanin. Crystallography Reports, 57, 841 (2012)
- T. Ganbold, M. Antonelli, G. Biasiol, G. Cautero, H. Jark, D.M. Eichert, R. Cucini, R.H. Menk. J. Instrum., 9, C12043 (2014)
- M. Tamura, A. Hashimoto, Y. Nakatsugawa. J. Appl. Phys., 72, 3398 (1992)
- V.N. Jmerik, D.V. Nechaev, S. Rouvimov, V.V. Ratnikov, P.S. Kop'ev, M.V. Rzheutski, E.V. Lutsenko, G.P. Yablonskii, M. Aljohenii, A. Aljerwii, A. Alyamani, S.V. Ivanov. J. Mater. Res., 30, 2871 (2015)
- В.А. Соловьев, М.Ю. Чернов, О.С. Комков, Д.Д. Фирсов, А.А. Ситникова, С.В. Иванов. Письма ЖЭТФ, 109 (6), 381 (2019)
- V.A. Solov'ev, M.Yu. Chernov, M.V. Baidakova, D.A. Kirilenko, M.A. Yagovkina, A.A. Sitnikova, T.A. Komissarova, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov. Superlat. Microstruct., 113, 777 (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.