WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

которых определяется величиной средней деформации Сопоставляя и анализируя полученные данные, прежде и периодом сверхструктуры InAs–GaAs. Для напра- всего отметим, что наблюдаемое на картинах распреде вления [110] (рис. 2, a) в центральной части картины ление дифрагированного излучения с дополнительным сверхструктурные пятна от -1SL до +1SL вытянуты анизотропным уширением сверхструктурных дифракцивдоль направления Br = - Br (или qz), что харак- онных пятен в латеральном направлении не типично для терно для кристаллически совершенных рассеивающих рассеивающих объектов с протяженными структурными объектов. По-видимому, так же распределена интенсив- дефектами (типа дислокаций несоответствия) и уж тем ность и в пятне +2SL, но недостаточная интенсивность более не типично для совершенных планарных струкдифрагированного излучения не позволяет говорить об тур. Очевидно, что наблюдаемое уширение дифракциэтом более определенно. Кроме этого, вокруг каждого онных пятен обусловлено анизотропным относительно из сверхструктурных пятен хорошо видны дополнитель- кристаллографических направлений семейства [110] кваные контуры диффузно рассеянного излучения, уширен- зипериодическим распределением упругой деформации ные в латеральном направлении qx, или [110]. При в периодической структуре InAs–GaAs [16], которое этом уширение пятен заметно возрастает при переходе появилось вследствие релаксации упругих напряжений, от +1SL к -1SL. Распределение интенсивности вокруг внесенных КТ.

пятна -2SL имеет вид искаженных эллписов, вытянутых Преимущественным направлением изгиба кристаллов латеральном направлении. Между сверхструктурными графических плоскостей является направление [110].

пятнами -1SL и +1SL четко видны дополнительные ин- Двуглавая (в направлении qx) форма сверхструктурного терференционные пятна, соответствующие толщинным пятна -2SL (рис. 2, c) свидетельствует о формировании осцилляциям от сверхструктуры InAs–GaAs в целом. в этом направлении дополнительного дальнего порядка в Картина пространственного распределения дифраги- латеральном изгибе плоскостей [16]. Угловое расстояние рованного излучения существенно меняется для напра- между вершинами 400 угл. с соответствует латеральному влений [100] (рис. 2, b) и [110] (рис. 2, c). Только вблизи размеру в 70.0 нм, что совпадает с расстоянием между КТ нулевого сверхструктурного пятна характер простран- в направлении [110]. В перпендикулярном направлении ственного распределения дифрагированного излучения [110] изгиб плоскостей, если судить по незначительФизика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Исследование анизотропии пространственного распределения квантовых точек In(Ga)As... Рис. 3. Картины пространственного распределения дифрагированного излучения, полученные методом CTR вблизи отражения (004) GaAs для структуры 2 (15 пар слоев) для азимутальных направлений [110] (a) и [110] (b). Длина волны синхротронного излучения 0.16 нм.

ному латеральному уширению пятна -2SL, тоже есть пространственное разрешение рентгенодифракционных (рис. 2, a), но он заметно меньше и не имеет при- методов. Чем больше амплитуда квазипериодически расзнаков, свидетельствующих о дополнительном латераль- пределенной упругой деформации (непланарность граном упорядочении. Можно предположить, что в данном ниц), тем меньше пространственное разрешение метода направлении квазипериодическая упругая деформация, (рис. 2, c, направление [110]), и наоборот (рис. 2, a, обусловленная начальной стадией процесса релаксации направление [110]). Это проявляется как на уровне пеупругих напряжений, появляется только в верхней части риода сверхструктуры — в изменении общей протяженсверхструктуры InAs–GaAs. ности интерференционной картины, так и на уровне полВторое существенное отличие, наблюдаемое при изме- ной толщины периодической структуры — в изменении протяженности интерференционной картины суммарных нении азимутального направления съемки — изменение толщинных осцилляций. Чем выше шероховатость каполной угловой протяженности дифракционных картин ждой из границ, тем больше неоднородность суммарной и угловой протяженности картины интерференционных толщины сверхструктуры.

толщинных осцилляций. В направлении [110] (рис. 2, a) на CTR-картине четко видны сверхструктурные пятна Это дает основание утверждать, что пространственное +2SL и -3SL. Между сверхструктурными пятнами -1SL разрешение высокоразрешающей рентгеновской дифраки +1SL, т. е. в той части дифракционной картины, в тометрии T определяется, как правило, не аппаратныкоторой изгиб кристаллографических плоскостей, по- ми ограничениями метода, а прежде всего качеством, видимому, оказывает наименьшее влияние на характер кристаллографическим совершенством исследуемых гедифракционного рассеяния, видны четкие пятна интерфе- тероструктур. Для того чтобы в эксперименте избежать ренционных осцилляций, период которых соответствует потери полезной информации, измеряемый угловой диасуммарной толщине сверхструктуры InAs–GaAs. пазон exp должен быть существенно больше углового Для направления [110] (рис. 2, c) полная протяжен- диапазона Br Lext/Texp, определяемого кристаллическим совершенством исследуемого образца (где Lext — ность дифракционной картины заметно меньше: пятно -3SL отсутствует, а сверхструктурное пятно +2SL силь- экстинкционная толщина для идеального кристалла, а но размыто. Пятна толщинных осцилляций от сверх- Texp — пространственное разрешение, определяемое структуры InAs–GaAs четко видны между сверхструк- кристаллическим совершенством структуры, т. е. размытием границ).

турными пятнами 0SL и +1SL, тогда как слева от пятна 0SL протяженность интерференционной картины Результаты, полученные на образце 2, полностью подсущественно меньше. Сопоставление этих данных по- тверждают данные, полученные на образце 1. Картизволяет однозначно утверждать, что изгиб кристалло- ны пространственного распределения дифрагированного графических плоскостей и привнесенная им квазипе- излучения, полученные на образце 2 (рис. 3), заметно риодическая упругая деформация (в более общем слу- сложнее вследствие наличия в структуре двух дополчае — непланарность границ) существенно влияют на нительных сверхрешеток AlAs–GaAs. Однако общий Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 974 Н.Н. Фалеев, Ю.Г. Мусихин, А.А. Суворова, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, А.Р. Ковш, В.М. Устинов...

характер распределения интенсивности дифрагирован- картин толщинных осцилляций изменяется при изменого излучения и характер изменений, обусловленных нении азимутального направления. Оценки планарности латеральным упорядочением квантовых точек и ази- границ (в первую очередь это относится к сверхструктумутальной анизотропией изгиба кристаллографических рам In(Ga)As–GaAs и вышележащим слоям), полученплоскостей, остается неизменным. Некоторое отличие ные из полной угловой протяженности дифракционных картин пространственного распределения вблизи сверх- картин, дают следующие значения: в структуре 1 для структурного пятна -2SL по сравнению с образцом 1 направления [110] средняя величина размытия границ обусловлено увеличением общего числа пар слоев в составляет 1.0 нм, для направления [110] — 1.25 нм; для периодической структуре InGaAs–GaAs и соответству- структуры 2 — 1.1 и 1.4 нм соответственно. Это соющим увеличением степени латерального упорядочения ставляет, в зависимости от азимутального направления, квантовых точек. приблизительно 3.5–5 монослоев. Отклонение от планарности сверхструктуры InAs–GaAs в целом в образце В совершенной структуре этот процесс протекает одновременно с процессом вертикального упорядоче- составляет: для направления [110] — 2.5 нм, для направления [110] — 3.2–3.4 нм; для структуры 2 подобные ния КТ [16]. При этом, чем больше слоев с КТ, оценки весьма приблизительны из-за сильного размытия тем выше степень их вертикального и латерального интерференционных осцилляций.

упорядочения и сильнее изгиб кристаллографических плоскостей [13,16]. Параметром, ограничивающим сум- Основываясь на полученных данных, для структумарную толщину периодической структуры, содержа- ры 2 можно предложить следующую модель изгиба щей КТ, является критическая толщина структуры, при кристаллографических плоскостей и обусловленного им превышении которой начинается процесс пластической пространственного распределения упругих напряжений.

релаксации упругих напряжений с образованием протя- Нижняя часть структуры, начиная от подложки и вплоть женных структурных дефектов. При этом существенное до сверхрешетки InGaAs–GaAs, выращена в оптимальвлияние на процессы релаксации оказывают как размеры ных условиях, в ней нет привнесенных дополнительсамих КТ, так и толщины промежуточных слоев GaAs ных упругих напряжений, поэтому эта часть структуры между ними [17]. планарна. Соответственно планарна и нижняя граница Наличие в исследуемой структуре дополнительных сверхструктуры InGaAs–GaAs. С каждым последуюсверхструктур AlAs–GaAs привело к появлению на кар- щим слоем, содержащим КТ, упругие напряжения в тинах пространственного распределения дополнительно- структуре увеличиваются. На втором слое начинается го пятна сверхрешетки AlAs–GaAs, +1(AlAs–GaAs)SL, вертикальное, а затем (на 3–4 слоях) и латеральное справа от пятна +2SL сверхрешетки InGaAs–GaAs. упорядочение КТ, т. е. начинается первая адаптационная Весьма характерно, что распределение интенсивности стадия релаксации упругих напряжений, появляется и вокруг пятна +1(AlAs–GaAs)SL изменяется при из- увеличивается изгиб кристаллографических плоскостей менении азимута съемки так же, как и для пятен вокруг КТ, растут связанные с ним квазипериодические сверхструктуры InGaAs–GaAs, т. е. при переходе от ази- упругие напряжения [13,16]. В направлении [110] изгиб мутального направления [110] к [110] дифракционное кристаллографических плоскостей растет быстрее и попятно заметно удлиняется в латеральном направлении. степенно приобретает четкие признаки, свидетельствую Это дает основание предположить, что анизотропный щие о дальнем упорядочении. В направлении [110] изгиб изгиб кристаллографических плоскостей имеет место плоскостей тоже есть (он появляется в верхней части не только в сверхструктуре InGaAs–GaAs, но и в вы- сверхструктуры InGaAs–GaAs), но масштаб искажений шележащих слоях GaAs (толщиной 40 и 10 нм) и в существенно меньше и нет признаков дополнительного периодической структуре AlAs–GaAs. К сожалению, латерального упорядочения КТ. Форма ростовой поверхположение сверхструктурного пятна -1(AlAs–GaAs)SL ности в верхней части сверхструктуры InGaAs–GaAs практически совпадает с положением сверхструктур- становится анизотропной — гофрированной, подобной ного пятна -1SL, относящегося к InGaAs–GaAs, что черепице. Гребни такой структуры направлены вдоль усложняет картину пространственного распределения оси [110].

интенсивности и не позволяет уточнить некоторые его Полученные данные позволяют утверждать, что проособенности. Для детального изучения изгиба кристал- цесс релаксации упругих напряжений в совершенной лографических плоскостей в верхней части структуры многослойной структуре с КТ проходит несколько посленеобходимо проведение дополнительных исследований довательных стадий. Пространственное упорядочение КТ с помощью дифракционных методов, обладающих боль- следует рассматривать как начальную адаптационную шей селективностью по глубине проникновения прело- стадию релаксации упругих напряжений [20,21]. Следумленного/дифрагированного излучения, например, мето- ющая стадия процесса — изгиб кристаллографических дами рентгеновской рефлектометрии или рентгеновской плоскостей, и лишь после этого начинается генерация дифракции в условиях скользящего падения [28,29].

структурных дефектов. По-видимому, уже на стадии Так же, как и на предыдущем образце, полная протя- изгиба кристаллографических плоскостей и пространженность дифракционных картин и интерференционных ственного искажения ростовой поверхности возникают Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Исследование анизотропии пространственного распределения квантовых точек In(Ga)As... Рис. 4. Электронно-микроскопические изображения структуры 2 в геометрии поперечного сечения для направлений оси зоны [110] (a) и [110] (b), полученные в режиме светлого поля (002).

условия для генерации точечных дефектов [24,30], ко- того, чтобы заметить наличие искажений, установить их торые аккумулируются на границах слоев в кластеры, а тип и анизотропию их пространственного распределения затем трансформируются в протяженные дефекты дисло- (см. рис. 3 и 4).

кационного типа. В структуре 1, в которой число слоев с КТ в 1.5 раза В исследованной структуре релаксационные искаже- меньше, а толщина верхнего слоя GaAs на порядок ния ростовой поверхности, накопившиеся в сверхструк- больше по сравнению со структурой 2, изгиб кристаллографических плоскостей, ”унаследованный” этим туре с КТ InGaAs, наследуются вышележащим слоем GaAs (толщиной 45 нм) [31]. Так как величина накоплен- слоем, практически не влияет на характер пространственного упорядочения дифрагированного излучения ных упругих напряжений на верхней границе слоя КТ InGaAs не превысила критических значений, они не при- вблизи пятна (004)GaAs (см. рис. 2). По-видимому, при оптимальных условиях эпитаксиального роста такой водят к генерации протяженных структурных дефектов толщины слоя арсенида галлия достаточно для поли появлению дополнительных локальных напряжений, ной релаксации упругих напряжений, инициированных влияющих на условия эпитаксиального роста. Поэтому нижележащей многослойной структурой InAs–GaAs — в структуре сохраняются условия для последующего конечно, при условии, что уровень упругих напряжений бездефектного заращивания напряженной сверхрешетки на верхней границе сверхструктуры InAs–GaAs и сос КТ. Более того, рост слоя GaAs в оптимальных ответственно плотность и размер индуцированных ими условиях (это также касается и роста слоев AlAs) структурных дефектов не превышают того критического может привести к тому, что локальные упругие напряуровня, начиная с которого они уже заметно влияют на жения в слое начнут постепенно уменьшаться. Соотусловия эпитаксиального роста и структурное совершенветственно уменьшится и изгиб кристаллографических ство вышележащих эпитаксиальных слоев [31].

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.