WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

существенно больше, чем в КРС. В то же время метод Скорость роста пленки составляла 2–5 /s. Из спектров НПВО с возбуждением поверхностных волн позволяет фотолюминесценции определено, что реальный состав Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 42 А.В. Гончаренко, О.С. Горя, Н.Л. Дмитрук, А.А. Михайлик, В.Р. Романюк Технологические параметры эпитаксиальных пленок Результаты и обсужение GaPxAs1-x, выращенных на подложке GaAs В угловом распределении интенсивности дифрагироОбразец x d, µm p подложки, cm-ванного рентгеновского излучения для 004GaAs и 002GaAs 1 0.02 2.3 и рефлексов отражения наблюдается по два дополни2 0.15 1.62 тельных пика (рис. 1). Первый из них на 67 (32.2) 3 0.24 1.3 соответствует кристаллической решетке GaPxAs1-x при 4 0.24 1.8 соответствующем x. Анализ уширения 002 и 004 пиков 5 0.26 1.4 твердого раствора, согласно [41], показывает, что в эпи6 0.31 1.5 таксиальной пленке GaPxAs1-x поля микронапряжений несущественны. Второй пик, в области более низких углов, имеет на несколько порядков меньшую интенсивность, сильно уширен (примерно 60–70 в 004GaAs и может отличаться от технологически запрограммирован29 — 33 в 002GaAs отражении) и может возникать из-за ного не более чем на x = ±0.05. Отметим, что, существования в пленке кристаллитов малых размеров.

по нашим оценкам, x = ±0.05 приведет к неопредеОднако природа этого пика до конца неясна. Можно ленности частоты поперечного оптического фонона не предположить, что действительно имеет место образоваболее чем на T = ±1cm-1. Толщины эпитаксиальных ние доменов и субдоменов различной ориентации и некослоев (см. таблицу) значительно превышают критичеторые виды анизотропии смещений, которые понижают скую толщину для такой системы (примерно 250 [1]), общую симметрию структуры (см., например, [4]).

поэтому напряжения не должны существенно влиять на Особенность исследуемой системы, которая сказываее свойства.

ется на результатах оптических измерений, состоит в Спектры почти нормального ИК-отражения RNIR (угол том, что подложкой и одной из компонент эпитаксипадения света на плоскость образца 16.5) и проальной пленки является арсенид галлия. Области TO-, пускания T при нормальном падении света измеряLO-расщепления GaAs подложки и пленки накладывались на решеточном спектрометре КСДИ-82 с оптикоются, причем у GaAS-компоненты твердого раствора акустическим приемником при спектральной ширине щели, не превышающей 1.5 cm-1. Спектры НПВО RP она уже. Отражение в области остаточных лучей GaAs будет усиливаться сигналом от подложки, поскольку в p-поляризованном свете измерялись в геометрии Отсвет частично проникает сквозь пленку. А в спектрах то [39], когда между образцом и полуцилиндром (испропускания такой пленки на нелегированной GaAs подпользован полуцилиндр из CsI, показатель преломления ложке в области ее остаточных лучей (240–320 cm-1) n = 1.71, критическй угол cr = 36) с помощью калибудет область непрозрачности из-за большой толщины брованных прокладок образуется вакуумный зазор dgap.

подложки. Оценки показывают, что подложка из GaAs тиСпектры КРС измерялись в геометрии рассеяния ”назад” пичной толщины 0.5 mm будет прозрачной в области GaP при угле падения возбуждающего излучения (Ar лазер, остаточных лучей при легировании n 1016 cm-3, что = 488 nm), близком к брюстеровскому. Все измерения соответствует p 30 cm-1. Влияние подложки являпроведены при комнатной температуре.

ется причиной, по которой из спектров ИК отражения Для определения параметров образцов решалась или пропускания мы можем надежно определить парамеобратная задача спектроскопии. Спектры отражения, тры только Ga–P колебания. Аналогичная ситуация для пропускания и НПВО рассчитывались, используя матричный формализм [40] с учетом аппаратной функции соответствующих приставок отражения. Диэлектрическая проницаемость подложки рассчитывалась по формуле (1) с учетом (при необходимости) вклада свободных носителей, а эпитаксиальной пленки — по (2) или (3) с учетом двух типов осцилляторов — GaAs- и GaP-подобного. Далее мы придерживаемся, что индекс j = 1 относится к GaAs-подобной моде и j = 2 — к GaP-подобной моде в твердом растворе GaPAs. Оптические параметры объемных кристаллов GaAS и GaP взяты из [13].

Исследуемые пленки GaPAs тестировались также с помощью рентгеновской дифрактометрии. Дифракционная картина записывалась на порошковом дифрактомеРис. 1. Экспериментальные угловые зависимости интенсивнотре ДРОН-УМ1 (CuK-излучение). Проведено 2сти дифракции рентгеновских (CuK) лучей в области 002GaAs сканирование 002GaPAs и 004GaPAs отражения. и 004GaAs отражения для образца 6.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Диэлектрическая функция твердых растворов GaPAs в области колебательного поглощения T 1.1-1.3cm-1 [14,31]). Процедура подгонки таких спектров отражения с использованием факторизованной модели (2) не дает устойчивого и однозначного решения.

Очевидно, при большом содержании фосфора в кристаллической решетке существенными становятся P–P взаимодействие и микрофлуктуации x по объему образца.

Чтобы подгонка дала физический результат, значения T, L необходимо получить из независимого эксперимента.

Кроме того, анализ применения модели (2) в [30,41] показывает, что различие между T и L четко фиксируется, если расщепление Lj–Tj значительно больше, чем Tj, Lj. Поэтому мы подгоняли параметры T1, 41, 1, T 2, 42, и 2 модели (3), которые задают Рис. 2. Экспериментальные спектры ИК отражения диэлектрический отклик эпитаксиальной пленки GaPAs ( = 16.5) (1) и пропускания (2) образца 1. 3 — при фиксированных параметрах затухания индивидуальрасчет спектра отражения с использованием диэлектрической ных GaAs- и GaP-осцилляторов T1 = 2.6cm-1 и проницаемости пленки GaPAs по модели (2).

T2 = 2.0cm-1 соответственно. Эти значения получены нами из измерений отражения в области остаточных лучей нелегированных пластин GaAs и GaP (толщиной GaAs/AlAs сверхрешеток на подложке из GaAs детально около 5 mm) и хорошо согласуются с данными рабопроанализирована в работе [42].

ты [13].

На рис. 2 приведены спектры отражения и пропускания На рис. 3 представлены типичные спектры отражеэпитаксиальной пленки GaP0.02As0.98 (образец 1). Содер- ния, пропускания, НПВО и КРС эпитаксиальных плежание фосфора в этом образце очень низкое, поэтому нок GaPAs на подложке GaAs. Как и в предыдущем атомы фосфора можно рассматривать как примесные случае очень малых x, в спектре отражения (рис. 3, a) атомы в GaAs матрице, которые не взаимодействуют проявляются две интенсивные полосы отражения: одна, между собой. В работе [18] установлено, что при зна- более интенсивная, в области остаточных лучей GaAs, чениях x 0.03 частота и ширина полосы не зависят вторая — в области GaP. Поскольку на частотах ниже от концентрации. Такое Ga–P колебание известно как плазменной легированная подложка становится непролокальное [43], амплитуда которого убывает в простран- зрачной и хорошо отражающей, то в прозрачной пленстве на расстояниях порядка нескольких постоянных ке возможно существование интерференционных мод кристаллической решетки. В cпектре отражения кроме (минимум на 125 cm-1). На рис. 3, b представлен четкой полосы в области остаточных лучей GaAs присут- спектр НПВО в p-поляризованном свете. Этот метод ствует полоса, вызванная осциллятором в области GaP позволяет возбуждать поверхностные волны, которые компоненты. Поскольку подложка прозрачна для ИК из- распространяются вдоль поверхности и локализованы лучения выше 330 cm-1, то мы опреледелили непосред- вблизи интерфейса на расстояниях порядка длины волны ственно из спектра пропускания, что поперечная частота в среде. В многослойных структурах могут существоloc этих локальных Ga–P колебаний T = 353.3cm-1. Ис- вать и возбуждаться в НПВО поверхностные фононпользуя факторизованную модель диэлектрической про- поляритонные, смешанные плазмо-фононные и волноницаемости (2), удается получить лучшее согласование водные моды [16], которые чувствительны к параметрам эксперимента с расчетом, чем при использовании модели фононов среды. GaAs-подобная поверхностная фононневзаимодействующих гармонических осцилляторов (1). поляритонная мода (на частоте около 280 cm-1) имеет При этом получено: T 2 = 8.3cm-1, L2 = 6.5cm-1, значительно меньшую полуширину, чем GaP-подобная Lloc = 354.9cm-1. Итак, тот результат, что L < T мода (на частоте около 360 cm-1). На рисунках преддля локализованных колебаний невзаимодействующих ставлены также соответствующие теоретические спекмежду собой атомов P в GaAs матрице, подобен ре- тры, где диэлектрическая функция рассчитывалась по зультатам [25,34] для чистого объемного GaP в том, модели (3). Как видим, соответствующий расчет хочто LO >TO. Слабая структура в экспериментальном рошо описывает спектры отражения в областях остаспектре отражения в диапазоне 380–500 cm-1 вызва- точных лучей обеих компонент твердого раствора. На на вкладом в диэлектрическую проницаемость подлож- рис. 3, c представлен спектр пропускания одного из ки комбинированных(двухфонных) процессов поглоще- исследуемых образцов, выращенного на нелегированной ния [13], которые не учитываются используемыми здесь подложке GaAs. Пропускание такой системы опремоделями. деляется в основном пропусканием значительно более Образцы с более высоким содержанием фосфора толстой подложки, которая в области остаточных лучей в пленке твердого раствора имеют ширину поло- 240–320 cm-1 непрозрачна. На более высоких частотах сы GaP фонона в спектрах отражения, соответствующую проявляются также комбинированные полосы поглощеT 11-13 cm-1 (хотя, отметим, для объемного GaP ния, которые мы идентифицировали согласно [13]. В то Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 44 А.В. Гончаренко, О.С. Горя, Н.Л. Дмитрук, А.А. Михайлик, В.Р. Романюк Рис. 3. Спектры ИК отражения ( = 16.5) (a), НПВО( = 41, dgap = 17 µm) (b) образца 6, пропускания и КРС (c) образца 5:

эксперимент (1) и расчет (2). В спектре пропускания стрелками обозначены также (согласно [13]) полосы двухфононного поглощения подложкой GaAs, на которой выращена эпитаксиальная пленка.

же время GaP-подобное TO-колебание в твердом рас- нент твердого раствора. Исследования формы полосы творе (T = 355.5cm-1) попадает в область прозрач- возбуждения GaP-подобного LO-фонона методом КРС ности между такими полосами и четко наблюдается. в [23] показали, что в чистом GaP она симметрична, В спектре КРС этого образца, представленного на том а в твердом растворе становится асимметричной, все же рисунке, возбуждаются только две LO-моды — по более искажаясь при уменьшении содержания фосфора в одной в области остаточных лучей каждой из компо- GaPAs. Асимметрия GaP-подобной полосы больше, чем Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Диэлектрическая функция твердых растворов GaPAs в области колебательного поглощения Рис. 4. Рассчитанные по модели изосмещений (сплошные и штриховые кривые) и экспериментальные зависимости от содержания фосфора x в твердом растворе GaPxAs1-x частот продольных (LO) (, ) и поперечных (TO) (•, ) оптических фононов (a) и сил осцилляторов 41, 42 (b) для GaAs и GaP компонент твердого раствора, соответственно. Приведены также экспериментальные значения L2, полученные в работах [3,23] (+, ).

у GaAs-подобной. При изучении влияния механических тров КРС для других x авторами [3,23] при T = 300 K.

напряжений на фононный спектр GaPAs в [3] из спек- Их экспериментальные данные ложатся выше расчетной тров КРС получено, что в напряженных слоях GaPAs кривой, что также свидетельствует о большей силе фобольше деформируются Ga–As связи, чем Ga–P. нонного GaP-подобного осциллятора, чем предполагает модель изосмещений. Вообще говоря, предположение о Итак, применив подгоночную процедуру к спектрам почти нормального отражения и НПВО, получены пара- линейной зависимости силы осциллятора от содержания метры T 1, 41, 1, T2, 42, 2 для GgaAs- и GaP- соответствующей компоненты в твердом растворе не является достаточно обоснованным [20,43], а в [17] подобных оптических фононных колебаний в твердом продемонстрировано лучшее согласование с эксперирастворе GaPxAs1-x при содержании фосфора в пределах ментом для твердого раствора AlGaAs при нелиней0.02 x 0.31. Частоты поперечных колебаний и силы ной зависимости 4j(x). В настоящей работе мы не осцилляторов компонент представлены на рис. 4 вместе будем анализировать эту сложную проблему. Отметим с расчетом этих же параметров по модели изосмещений лишь, что знать точную зависимость L(x) представляет элементов [15]. По указанной выше причине мы не можем говорить об изменении T1 в зависимости от и прикладной интерес, поскольку частота продольного x, тогда как полученные значения T2 для большинства колебания более чувствительна к концентрации, чем образцов лежат несколько ниже (примерно на 1–2 cm-1) частота поперечного (рис. 4, a). Также получено, что расчетных. В модели изосмещений элементов предпола- 1 < 2cm-1 и 2 = 7-9cm-1. Это указывает на гается, что сила осциллятора в двухмодовом твердом то, что в исследуемом диапазоне x более уширенной растворе линейно зависит от содержания этой компо- (по сравнению с объемными значениями для бинарных ненты 4j(x) = x40 j, где 40 j — соответству- компонент) является полоса GaP компоненты, т. е. той ющее значение для объемного материала. Полученные компоненты, содержание которой в твердом растворе величины сил осцилляторов несколько выше, причем меньше. Кроме того, отношение 2/T2 1.5%, тогда для GaP компоненты отклонение больше. На рис. 4, a как в [8] применение подобного подхода к аморфному приведены также значения L2, полученные из спек- оксиду кремния дало значение 9%.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 46 А.В. Гончаренко, О.С. Горя, Н.Л. Дмитрук, А.А. Михайлик, В.Р. Романюк Рис. 5. Диэлектрическая проницаемость твердого раствора GaP0.26As0.74 в области оптических фононных возбуждений, рассчитанных согласно (1) при объемных значениях параметров затухания: 1 — при T1 = 2.6cm-1, T 2 = 2cm-1;

2 —при T1 = 5.0cm-1, T 2 = 12.5cm-1; 3 —помодели(3) при T1 = 2.6cm-1, 1 = 2.0cm-1, T 2 = 2.0cm-1, 2 = 7.0cm-1.

На рис. 5, a,b представлена диэлектрическая функция ний), с помощью которого можно было бы учесть не твердого раствора GaPAs в области оптических фонон- только разброс параметров по ансамблю осцилляторов, ных возбуждений, рассчитанная по (1) и (3) с пара- но и существенно разные времена жизни продольных и поперечных оптических колебаний компонент.

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.