亚稳GeSn生长过程中的位错管道扩散与溶质偏析
材料科学
2020-04-24 v1
摘要
控制气相生长动力学已成为实现多种亚稳外延半导体(如含Sn的IV族半导体(Si)GeSn)的有力范式。除对新兴光子与光电子应用的重要性外,这类材料也是揭示应变、非平衡合金生长过程中动力学与热力学驱动力相互作用的丰富平台。事实上,这些合金本征上应变且Sn过饱和,因此可能发生尚待充分阐明的失稳现象。基于此,本工作研究了在外延生长中止、相分离伊始时Ge0.82Sn0.18的原子尺度微观结构。除预期的Sn在表面富集形成Sn-rich液滴及具有预期平衡Sn组分1.0at.%的次表面区域外,Sn原子扩散还产生了明显的Sn修饰丝状物,其Sn含量不均匀,约在1至11at.%之间。后者归因于位错的形成与扩展,通过管道扩散促进Sn向表面输运。此外,Sn液滴与GeSn的界面呈现一层独特的缺陷层,Sn含量约22at.%。该层很可能是Sn凝固时排出的过量平衡Ge所形成,其组分似乎是四方Sn-rich与立方Ge-rich平衡相之间应变最小化的结果。阐明这些现象对理解GeSn半导体稳定性及控制其均匀组分外延生长至关重要。
引用
@article{arxiv.2003.01308,
title = {Dislocation pipe diffusion and solute segregation during the growth of metastable GeSn},
author = {Jérôme Nicolas and Simone Assali and Samik Mukherjee and Andriy Lotnyk and Oussama Moutanabbir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.01308},
year = {2020}
}
备注
Submitted to Crystal Growth & Design. 20 pages. 5 figures