应变补偿对 InAs 量子阱中电子迁移率的影响

生长于 InP(001) 衬底上的 InAs 量子阱（QWs）因其在高自旋轨道耦合（SOC）器件中的应用潜力以及在创建拓扑非平凡混合异构结构中的潜在作用而引人关注。这类 QWs 依赖于 InGaAs 包覆层和 InAlAs 障层来约束电子位于薄的 InAs 阱中。最高的迁移率 QWs 受限于界面粗糙散射和合金无序散射，这些散射发生在包覆层和缓冲层中。已证明，增加 QW 的厚度可减轻这两种散射机制的影响。然而，对于当前具有 As-based 包覆层和障层的高级器件，临界厚度限制为 $\leq7$ nm。本报告展示了在 In$_x$Ga$_{1-x}$As 包覆层中引入应变补偿技术，这些层生长于 In$_{0.81}$Al$_{0.19}$As 障层，从而将临界厚度显著延伸至此限制之外。我们通过降低 InGaAs 包覆层中 In 的浓度，从 In$_{0.81}$Ga$_{0.19}$As 降至 In$_{0.70}$Ga$_{0.30}$As 来诱导拉伸应变，并观察到阱的临界厚度以及最大可达迁移率的变化。2 K 处的峰值电子迁移率为 $1.16\times10^6$ cm$^2/$Vs，载流子浓度为 $4.2\times10^{11}$ /cm$^2$。此外，我们研究了最高迁移率器件的量子寿命和 Rashba 自旋分裂，这些参数至关重要，以确定这些结构是否可用于拓扑非平凡器件。