在 InGaAs 表面通过 MBE 生长的薄 Al 层中突现 3D-2D 形貌转变的观察
材料科学
2024-04-23 v2 应用物理
摘要
在超导体/半导体混合结构中，在 InGaAs/InAs 上原位生长的铝被广泛用于马约拉纳零能模准粒子的实验实现。这是因为 InAs 具有高载流子迁移率、低有效质量和大 Landé g 因子，加上薄 Al 膜中面内临界磁场相对较高。然而，由于铝的高表面迁移率及其在半导体表面进行 3D 成核的倾向，使用分子束外延（MBE）生长薄且连续的 Al 层具有挑战性。本文介绍了在 In0.75Ga0.25As 上进行外延 Al 薄膜生长的 MBE 研究，重点关注 Al 生长速率和衬底温度对 Al 层成核的影响。我们发现，对于 0.1 {\AA}/s 和 0.5 {\AA}/s 的低沉积速率，在标称 100 {\AA} Al 的沉积过程中生长持续以 3D 模式进行，导致形成孤立的 Al 岛。然而，对于 1.5 {\AA}/s 及以上的生长速率，3D 生长模式迅速转变为岛状合并，从而形成均匀的 2D Al 层。此外，这种转变非常突然，发生在 Al 通量增加不到 1% 的过程中。我们讨论了解释这些观察结果的生长机制。这些结果为 Al 沉积动力学提供了新见解，并表明在足够高的 Al 通量下，在接近室温的衬底上，可以在最初的几个 Al 单层内实现 2D 生长。这消除了对复杂低温衬底冷却的需求，并为在标准 MBE 系统中开发高质量超导体-半导体界面铺平了道路。
关键词
引用
@article{arxiv.2401.15341,
title = {Observation of an Abrupt 3D-2D Morphological Transition in Thin Al Layers Grown by MBE on InGaAs surface},
author = {A. Elbaroudy and B. Khromets and F. Sfigakis and E. Bergeron and Y. Shi and M. C. A. Tam and T. Blaikie and George Nichols and J. Baugh and Z. R. Wasilewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.15341},
year = {2024}
}
备注
The following article has been published in Journal of Vacuum Science & Technology A. DOI: https://doi.org/10.1116/6.0003459