Формирование тонких буферных слоев GaAs на поверхности кремния для светоизлучающих приборов

В работе представлены экспериментальные результаты по исследованию процессов роста GaAs слоев на подложках кремния методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Установлено, что формирование буферного Si слоя в едином ростовом процессе позволяет существенно повысить кристаллическое качество формируемых на его поверхности GaAs слоев, а также предотвратить формирование антифазных доменов как на разориентированных в направлении [110], так и на сингулярных на Si(100) подложках. Продемонстрировано, что применение циклического термического отжига при температурах 350–660°C в потоке атомов мышьяка позволяет снизить количество прорастающих дислокаций и повысить гладкость поверхности в GaAs слоев. Рассмотрены возможные механизмы, приводящие к улучшению качества приповерхностных слоев GaAs. Показано, что полученные таким образом слои GaAs субмикронной толщины на сингулярных подложках Si(100) обладают среднеквадратичным значением шероховатости поверхности 1.9 нм. Представлена принципиальная возможность использования тонких слоев GaAs на кремнии в качестве шаблонов для формирования на их основе светоизлучающих полупроводниковых гетероструктур с активной областью на основе самоорганизующихся квантовых точек InAs и квантовой ямы InGaAs. Показано, что полученные материалы демонстрируют фотолюминесценцию в области длины волны излучения 1.2 мкм при комнатной температуре.