激光退火应变弛豫亚稳 Ge$_{0.89}$Sn0$_{.11}$ 中的再结晶与互扩散过程
应用物理
2022-03-15 v1 材料科学
摘要
GeSn 半导体在硅集成红外光电子学中的前景带来了与此类材料亚稳性相关的新挑战。事实上，在 GeSn 器件的所有工艺步骤中保持较低热预算对于避免可能的材料退化至关重要。由于需要更高的 Sn 含量以及增强的应变弛豫以实现高效的中红外器件，这一限制更加严峻。在此，作为一种用于外延后工艺的低热预算方案，我们阐明了激光热退火（LTA）对象变弛豫 GeSn0 层及 Ni-GeSn0 接触的影响。基于系统的微观结构研究，提出并讨论了关键的扩散与再结晶过程。在 0.40 J/cm2 能量密度下的 LTA 处理产生一个 200–300 nm 厚的层，其中 Sn 原子向表面偏析，并在受 LTA 影响的区域形成富 Sn 柱状结构。这些结构让人联想到在位错辅助的管道扩散机制中观察到的结构，而埋藏的 GeSn 层保持完好。此外，通过调节 LTA 能量密度，可以在不引发整个 GeSn 多层堆叠中相分离的情况下降低接触电阻。事实上，在最高 LTA 能量密度下，基于 Ni 的比接触电阻降低了一个数量级，从而证实了该方法用于直接带隙 GeSn 材料功能化的潜力。
引用
@article{arxiv.2111.06788,
title = {Recrystallization and Interdiffusion Processes in Laser-Annealed Strain-Relaxed Metastable Ge$_{0.89}$Sn0$_{.11}$},
author = {Salim Abdi and Simone Assali and Mahmoud R. M. Atalla and Sebastian Koelling and Jeffrey M. Warrender and Oussama Moutanabbir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.06788},
year = {2022}
}