Особенности выращивания многокомпонентных твердых растворов импульсным лазерным напылением, "Наука юга России"

Abstract

На примере выращенных твердых растворов GaInAsP и GaInAsSbBi на подложках GaP с кристаллографической ориентацией (111) изучены особенности импульсного лазерного напыления многокомпонентных твердых растворов на основе соединений III–V групп. Твердые растворы выбраны исходя из обозначенных трудностей при выращивании методом импульсного лазерного напыления в связи с тем, что состоят из двух металлов III группы и трех легколетучих металлоидов V группы. Вследствие актуальности их практического использования для выращивания оптоэлектронных гетероструктур методами рентгеновского энергодисперсионного микроанализа, сканирующей электронной микроскопии и рамановского рассеяния проведен анализ состава твердых растворов и их морфологии. Экспериментально показано, что комбинирование лазерного флюенса и добавления в состав поверхностно-активных элементов, таких как Bi или Sb, позволяет снизить плотность капель на поверхности выращенной пленки на три порядка, а их средний размер уменьшить с 300 до 45 нм. Методом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа определено, что капли состоят из индия. Основными причинами нарушения стехиометрии являются капли In и частичная десорбция элементов V группы. Установлено, что источником капель In являются образование жидкой фракции In на поверхности мишени при распылении с флюенсом 2,3 Дж/см2 и высокая поверхностная диффузия In из объема слоя на поверхность. Введение поверхностно-активных элементов в состав твердого раствора приводит к предотвращению десорбции легколетучих элементов V группы, например мышьяка. Повышением лазерного флюенса и подбором состава твердого раствора можно улучшать морфологию тонких пленок, выращенных методом импульсного лазерного напыления.