Inhibición de la relajación plástica en heteroestructuras InGaAs/GaAs(001) crecidas a baja temperatura

Abstract

En este trabajo se han estudiado capas simples de InGaAs/GaAs(001) crecidas a 200ºC y 500ºC por Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) y Difracción de Rayos X de Doble Cristal (DCXRD). Los resultados obtenidos muestran que el crecimiento a baja temperatura inhibe el proceso de relajación plástica, apareciendo las dislocaciones de desajuste (DD) durante el ciclo térmico posterior al crecimiento. El grado de relajación plástica final alcanzado en las muestras recocidas es inferior respecto de las crecidas a alta temperatura, debido a la existencia de una sola superficie donde nuclear dichas dislocaciones. Además, se ha observado que la modulación de composición también dificulta la relajación plástica, ya que introduce puntos de tensión en el seno del material que obstaculizan el movimiento de las dislocaciones, tanto en estructuras crecidas a alta como a baja temperatura. Low and high temperature grown InGaAs/GaAs(001) epilayers have been studied by Transmission Electron Microscopy and Double Crystal X Ray Diffraction. Our results show that low temperature growth inhibits plastic relaxation, and misfit dislocations only appearing in the subsequent thermal annealing. The final plastic relaxation degree reached in this way is lower than in high temperature growth, due to the availability of a single surface where misfit dislocations could nucleate. In addition, we have observed that composition modulation even delays plastic relaxation flow, since it introduces tension points that block the dislocation movement, causing the strain-hardening of the alloy. Keywords: relaxation inhibition, low temperature growth, composition modulation, InGaAs/GaAs(001), TEM INTRODUCCIÓNPara el óptimo desarrollo de la tecnología optoelectrónica resulta fundamental el disponer de materiales semiconductores cuyo ancho de banda prohibida (band-gap) pueda adaptarse a las necesidades de los nuevos dispositivos. El crecimiento de heteroestructuras semiconductoras conlleva serias dificultades debido a las diferencias entre sus parámetros reticulares, que pueden dar lugar a la formación de defectos cristalinos o inhomogeneidad en la composición. En este trabajo se realiza un estudio del estado de relajación y microestructura de capas de InGaAs/GaAs(001) crecidas a 200º y 500º C. Los resultados revelan una deficiencia en el desarrollo de la relajación plástica de estas epicapas crecidas a baja temperatura. La formación de dislocaciones en la superficie, así como la presencia de modulación de composición (MC), se apuntan como los motivos de esta inhibición de la relajación plástica. MATERIALES Y MÉTODOLos sistemas considerados están constituidos por capas simples de In 0.2 Ga 0.8 As/GaAs(001) obtenidos mediante Epitaxia por Haces Moleculares (MBE) a 500º C y Epitaxia por Haces Moleculares de Capa Atómica (ALMBE) a 200º C. El estudio realizado comprende cinco estructuras, dos crecidas por MBE, B50 y B190, y tres obtenidas mediante ALMBE, A80Ct, A300 y A300Ct. El número de la muestra especifica el espesor en nanómetros de la epicapa y la no...