利用超薄缓冲层在Si(001)上外延生长高质量GaAs
材料科学
2024-02-23 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
III-V族半导体在硅上的直接生长在光子学应用中具有巨大潜力。然而，它们性质上的固有差异会导致外延层中的缺陷，包括穿透位错（TD）、反相边界（APB）和热裂纹，严重影响器件性能。目前的工艺难以同时抑制这些缺陷，因此需要开发在硅上薄缓冲层中抑制TD和APB的方法。本研究在硅（001）衬底上生长GaAs的过程中引入GaSb缓冲层。该方法通过促进AlSb/Si和GaAs/GaSb界面处界面失配位错（IMF）阵列的形成，成功抑制了缺陷的形成。所得GaAs层具有台阶流表面，粗糙度均方根约为3.8 nm，半峰全宽为158角秒。值得注意的是，生长过程中没有观察到任何界面互混。在此平台上，生长了密度为3.8E10/cm²的InAs/GaAs量子点（QD），发射波长为1288 nm。这一突破为在硅上开发用于O波段激光器的低缺陷密度高质量GaAs薄膜带来了巨大希望，为硅基集成电路的大规模生产奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2312.15390,
title = {Epitaxial growth of high-quality GaAs on Si(001) using ultrathin buffer layers},
author = {Kun Cheng and Tianyi Tang and Wenkang Zhan and Zhenyu Sun and Bo Xu and Chao Zhao and Zhanguo Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.15390},
year = {2024}
}