Рост твердых растворов GaInAsP и GaInAsSbBi на подложках GaP методом импульсного лазерного напыления
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-5-601-605
Аннотация
Твердые растворы GaInAsP и GaInAsSbBi были выращены на подложках GaP (111) методом импульсного лазерного напыления с плотностью энергии лазерного излучения 2,3 Дж/см2. Для определения элементного состава и изучения морфологии поверхности и химических связей полученных твердых растворов использовали энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, атомно-силовую микроскопию и спектроскопию комбинационного рассеяния. Установлено, что при постоянной температуре роста и плотности энергии лазерного излучения 2,3 Дж/см2 элементный состав пленки оказывает существенное влияние на кинетику роста. Поверхностно-активные элементы (Sb и Bi) в составе твердого раствора приводят к изменению поверхностной диффузии In и Ga, что сопровождается уменьшением шероховатости. Установлено, что пленки растут в режиме Фольмера–Вебера.
Ключевые слова
Об авторах
А. С. Пащенко
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences; North Caucasian Federal University
Россия
Россия
Пащенко Александр Сергеевич
О. В. Девицкий
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences; North Caucasian Federal University
Россия
Россия
Л. Л. Сергеевич
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences; North Caucasian Federal University
Россия
Россия
Лунин Леонид Сергеевич
М. Л. Лунина
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
Лунина Марина Леонидовна
О. С. Пащенко
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
Пащенко Ольга Сергеевна
Э. М. Данилина
Federal Research Center Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences
Россия
Россия
Данилина Элеонора Михайловна
Список литературы
1. Ogugua S.N., Ntwaeaborwa O.M., Swart H.C. Latest Development on Pulsed Laser Deposited Thin Films for Advanced Luminescence Applications. Coatings, 2020, 10 (11), 1078.
2. Li G., Wang W., Yang W., Wang H. Epitaxial growth of group III-nitride films by pulsed laser deposition and their use in the development of LED devices. Surface Science Reports, 2015, 70 (3), P. 380–423.
3. Vanalakar S.A., Agawane G.L., Shin S.W., Suryawanshi M.P., Gurav K.V., Jeon K.S., Patil P.S., Jeong C.W., Kim J.Y., Kim J.H. A review on pulsed laser deposited CZTS thin films for solar cell applications. J. of Alloys and Compounds, 2015, 619, P. 109–121.
4. Ettlinger R.B., Cazzaniga A., Canulescu S., Pryds N. Schou J. Pulsed laser deposition from ZnS and Cu2SnS3 multicomponent targets. Applied Surface Science, 2015, 336, P. 385–390.
5. Pashchenko A.S., Devitsky O.V., Lunin L.S., Kasyanov I.V., Pashchenko O.S., Nikulin D.A. Structure and morphology of GaInAsP solid solutions on GaAs substrates grown by pulsed laser deposition. Thin Solid Films, 2022, 743, 139064.
6. Chen S.C., Hsieh D.H., Jiang H., Liao Y.K., Lai F.I., Chen C.H., Luo C.W., Juang J.Y., Chueh Y.L.,Wu K.H., Kuo H.C. Growth and characterization of Cu(In,Ga)Se2 thin films by nanosecond and femtosecond pulsed laser deposition. Nanoscale Research Letters, 2014, 9, 280.
7. Pashchenko A.S., Devitsky O.V., Lunin L.S., Lunina M.L., Pashchenko O.S. Structural properties of GaInAsSbBi solid solutions grown on GaSb substrates. Technical Physics Letters, 2022, 48 (5), P. 52–55.
8. Oshima R., France R.M., Geisz J.F., Norman A.G., Steiner M.A. Growth of lattice-matched GaInAsP grown on vicinal GaAs(001) substrates within the miscibility gap for solar cells. J. of Crystal Growth, 2017, 458, P. 1–7.
9. Carrasco R.A., Morath C.P., Logan J.V., Woller K.B., Grant P.C., Orozco H., Milosavljevic M.S., Johnson S.R., Balakrishnan G., Webster P.T. Photoluminescence and minority carrier lifetime of quinary GaInAsSbBi grown on GaSb by molecular beam epitaxy. Applied Physics Letters, 2022, 120 (3), 031102.
10. Alberi K., Wu J., Walukiewicz W., Yu K.M., Dubon O.D., Watkins S.P., Wang C.X., Liu X., Cho Y.-J., Furdyna J. Valence-band anticrossing in mismatched III–V semiconductor alloys. Physical Review B, 2007, 75, 045203.
11. Neˇcas D., Klapetek P. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis. Open Physics, 2012, 10 (1), P. 181–188.
12. Zvonkov B.N., Karpovich I.A., Baidus N.V., Filatov D.O., Morozov S.V., Gushina Yu.Yu. Surfactant effect of bismuth in the MOVPE growth of the InAs quantum dots on GaAs. Nanotechnology, 2000, 11 (4), P. 221–226.
13. Devenyi G.A., Woo S.Y., Ghanad-Tavakoli S., Hughes R.A., Kleiman R.N., Botton G.A., Preston J.S. The role of vicinal silicon surfaces in the formation of epitaxial twins during the growth of III–V thin films. J. of Applied Physics, 2011, 110 (12), 124316.
14. Fang S.F., Adomi K., Iyer S., Morkoc¸ H., Zabel H., Choi C., Otsuka N. Gallium arsenide and other compound semiconductors on silicon. J. of Applied Physics, 1990, 68 (7), R31–R58.
15. Kim Y.H., Noh Y.K., Kim M.D., Oh J.E., Chung K.S. Transmission electron microscopy study of the initial growth stage of GaSb grown on Si (001) substrate by molecular beam epitaxy method. Thin Solid Films, 2010, 518 (8), P. 2280–2284.
16. Gudovskikh A.S., Uvarov A.V., Morozov I.A., Baranov A.I., Kudryashov D.A., Zelentsov K.S., Bukatin A.S., Kotlyar K.P. Low temperature plasma enhanced deposition approach for fabrication of microcrystalline GaP/Si superlattice. J. of Vacuum Science & Technology A, 2018, 36 (2), 02D408.
17. Vorl´ıcek V., Moiseev K.D., Mikhailova M.P., Yakovlev Yu.P., Hulicius E., ˇSimecek T. Raman Scattering Study of Type II GaInAsSb/InAs Heterostructures. Crystal Research & Technology, 2002, 37 (2–3), P. 259–267.
18. Bedel E., Landa G., Carles R., Redoules J.P., Renucci J.B. Raman investigation of the InP lattice dynamics. J. of Physics C: Solid State Physics, 1986, 19, 1471.
19. Frost F., Lippold G., Schindler A., Bigl F. Ion beam etching induced structural and electronic modification of InAs and InSb surfaces studied by Raman spectroscopy. J. of Applied Physics, 1999, 85 (12), P. 8378–8385.
20. Verma P., Oe K., Yamada M., Harima H., Herms M., Irmer G. Raman studies on GaAs1xBix and InAs1xBix. J. of Applied Physics, 2001, 89 (3), P. 1657–1663.
21. Yue L., Wang P., Wang K., Wu X., Pan W., Li Y., Song Y., Gu Y., Gong Q., Wang Sh., Ning J., Xu Sh. Novel InGaPBi single crystal grown by molecular beam epitaxy. Applied Physics Express, 2015, 8 (4), 041201.
Рецензия
Для цитирования:
Пащенко А.С., Девицкий О.В., Сергеевич Л.Л., Лунина М.Л., Пащенко О.С., Данилина Э.М. Рост твердых растворов GaInAsP и GaInAsSbBi на подложках GaP методом импульсного лазерного напыления. Наносистемы: физика, химия, математика. 2023;14(5):601-605. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-5-601-605
For citation:
Pashchenko A.S., Devitsky O.V., Lunin L.S., Lunina M.L., Pashchenko O.S., Danilina E.M. Growth of nanotextured thin films of GaInAsP and GaInAsSbBi solid solutions on GaP substrates by pulsed laser deposition. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2023;14(5):601-605. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-5-601-605
Просмотров:
6
Послать статью по эл. почте 