Морфология поверхности и структура тонких пленок InGaAsN на Si
О.В. Девицкий
ФГАОУ ВО «Северо- Кавказский федеральный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.106
Оригинальная статья
Аннотация: Методом импульсного лазерного напыления в атмосфере аргоно-азотной газовой смеси из мишени In0,02Ga0,98As впервые были получены тонкие пленки InGaAsN на подложках GaAs и Si . Мишень In0,02Ga0,98As формировалась методом одноосного прессования из порошков GaAs и InAs. Методами атомно силовой микроскопии и рентгеновской дифракции исследованы морфология поверхности и структура данных тонких пленок. Показано, что пленки In0,02Ga0,98As1-yNy на Si имеют средний размер кристалла 0,93 нм, а пленки и In0,02Ga0,98As1-yNy на GaAs — 0,99 нм. Определено, что уменьшение давления аргоно-азотной смеси при импульсном лазерном напылении тонких пленок 0,02 0,98 1-y y In Ga As N на подложках GaAs и Si приводит к снижению значения среднеквадратичной шероховатости поверхности. Наименьшую среднеквадратическую шероховатость равную 0,25 нм имела тонкая пленка In0,02Ga0,98As1-yNy на подложке GaAs, полученная в вакууме, наибольшую среднеквадратическую шероховатость имела тонкая пленка In0,02Ga0,98As1-yNy на подложке Si , полученная при давления аргоно-азотной смеси от 10 Па — 19,37 нм.
Ключевые слова: InGaAsN , импульсное лазерное напыление, спектры комбинационного рассеяния света, тонкие пленки
- Девицкий Олег Васильевич – к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории физики и технологии полупроводниковых наногетероструктур для СВЧ-электроники и фотоники ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук», старший научный сотрудник научно-образовательного центра фотовольтаики и нанотехнологии, ФГАОУ ВО «Северо- Кавказский федеральный университет»
Ссылка на статью:
Девицкий, О.В. Морфология поверхности и структура тонких пленок InGaAsN на Si / О.В. Девицкий // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 106-114. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.106.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Sato, Y. Large spontaneous spin splitting in gate-controlled two-dimensional electron gases at normal In0.75Ga0.25As / In0.75Al0.25As heterojunctions / Y. Sato, T. Kita, S. Gozu et. al. // Journal of Applied Physics. – 2001. – V. 89. – I. 12. – P. 8017-8021. DOI: 10.1063/1.1362356.
2. Baranov, A. Defect properties of InGaAsN layers grown as sub-monolayer digital alloys by molecular beam epitaxy / A. Baranov, A. Gudovskikh, D. Kudryashov et. al. // Journal of Applied Physics. – 2018. – V. 123. – I. 16. – P. 161418-1-161418-11. DOI: 10.1063/1.5011371.
3. Ściana, B. Impact of gallium concentration in the gas phase on composition of InGaAsN alloys grown by AP-MOVPE correlated with their structural and optical properties / B. Ściana, D. Radziewicz, W. Dawidowski et. al. // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2019. – V. 30. – I. 17. – P. 16216-16225. DOI: 10.1007/s10854-019-01990-x.
4. Albo1, A. Utilizing the interface adsorption of nitrogen for the growth of high-quality GaInNAs / GaAs quantum wells by metal organic chemical vapor deposition for near infrared applications / A. Albo1, C. Cytermann, G. Bahir, D. Fekete // Journal of Applied Physics. – 2010. – V. 96. – I. 14. – P. 141102-1-141102-3. DOI: 10.1063/1.3360216.
5. Goodrich, J.C. Band anti-crossing model in dilute-As GaNAs alloys / J.C. Goodrich, D. Borovac, C.-K. Tan, N. Tansu // Scientific Reports. – 2019. – V. 9. – Art. № 5128. – 6 p. DOI: 10.1038/s41598-019-41286-y.
6. Shan, W. Band anticrossing in GaInNAs alloys / W. Shan, W. Walukiewicz, J.W. Ager III et. al. // Physical Review Letters. – 1999. – V. 82. – I. 6. – P. 1221-1224. DOI: 10.1103/PhysRevLett.82.1221.
7. López-Escalante, M.C. Atomic configurations in AP-MOVPE grown lattice-mismatched InGaAsN films unravelled by X-ray photoelectron spectroscopy combined with bulk and surface characterization techniques / M.C. López-Escalante, B. Ściana, W. Dawidowski et. al. // Applied Surface Science. – 2018. – V. 433. – P. 1-9. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.10.032.
8. Yonezu, H. Elemental devices and circuits for monolithic optoelectronic-integrated circuit fabricated in dislocation-free Si / III– V– N alloy layers grown on Si substrate / H. Yonezu // In book: Dilute Nitride Semiconductors. Springer Series in Materials Science. – V. 105; ed. by A. Erol. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. – P. 405-418. DOI: 10.1007/978-3-540-74529-7.
9. Wanarattikan, P. TEM analysis of planar defects in InGaAsN and GaAs grown on (001) Ge by MOVPE / P. Wanarattikan, S. Sanorpim, S. Denchitcharoen et. al. // Key Engineering Materials. – 2016. – V. 675-676. – P. 639-642. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.675-676.639.
10. Milanova, M. Structural and electrical characteristics of InGaAsN layers grown by LPE / M. Milanova, P. Vitanov, P. Terziyska et. al. // Journal of Crystal Growth. – 2012. – V. 346. – I. 1. – P. 79-82. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.02.021.
11. Vitanov, P. Study of melt-grown GaAsN and InGaAsN epitaxial layers / P. Vitanov, M. Milanova, B. Arnaudov et. al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2010. – V. 253. – Art. № 012045. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/253/1/012045.
12. Kim, T.W. 13,2 % efficiency double-hetero structure single-junction InGaAsN solar cells grown by MOVPE / T.W. Kim, L.J. Mawst, Y. Kim et. al. // Journal of Vacuum Science & Technology A. – 2015. – V. 33. – I. 2. – P. 021205-1-021205-4. DOI: 10.1116/1.4906511.
13. Chafi, A. Combined Raman study of InGaAsN from the N-impurity and InGaAs -matrix sides / A. Chafi, O. Pagèsa, A.V. Postnikov et. al. // Applied Physics Letters. – 2007. – V. 91. – I. 5. – P. 051910-1-051910-3. DOI: 10.1063/1.2767244.
14. Bellil, W. Optimization and comparison between the efficiency of GaNAsSb and GaInNAs single solar cells deposed on GaAs / W. Bellil, A. Aissat, J.P. Vilcot // Procedia Computer Science. – 2019. – V. 151. – P. 1028-1033. DOI: 10.1016/j.procs.2019.04.145.
15. Ooi, Z.V. X-ray line profile analysis of BaTiO3 thin film prepared by sol-gel deposition / Z.V. Ooi, A.A. Saif, Y. Wahab, Z.A.Z. Jamal // AIP Conference Proceedings. – 2017. – V. 1835. – I. 1. – P. 020011-1-020011-5. DOI: 10.1063/1.4981833.