Structural investigation of MOVPE-grown GaAs on Ge by x-ray techniques

Abstract

The selection of appropriate characterisation methodologies is vital for analysing and comprehending the sources of defects and their influence on the properties of heteroepitaxially grown III-V layers. In this work we investigate the structural properties of GaAs layers grown by Metal-Organic Vapour Phase Epitaxy (MOVPE) on Ge substrates -(100) with 6⁰ offset towards <111> -under various growth conditions. Synchrotron X-ray topography (SXRT) is employed to investigate the nature of extended linear defects formed in GaAs epilayers. Other X-ray techniques, such as reciprocal space mapping (RSM) and triple axis ω-scans of (00l)-reflections (l = 2, 4, 6) are used to quantify the degree of relaxation and presence of antiphase domains (APDs) in the GaAs crystals. The surface roughness is found to be closely related to the size of APDs formed at the GaAs/Ge heterointerface, as confirmed by X-ray diffraction (XRD), as well as atomic force microscopy (AFM), and transmission electron microscopy (TEM).

Effects of Al0.3Ga0.7As interlayer with pulsed atomic layer epitaxy on heterogeneous integration of GaAs/Ge grown by MOCVD

“…where a // is the GaAs in-plane lattice constants extracted from RSM, a r and a sub are the relaxed GaAs lattice constant and substrate lattice constant, respectively [20]. The calculated relaxation is 3.64%, 8.36% and 7.71% for sample A, B and C, respectively.…”

Влияние разориентации подложки и ее предварительного травления на структурные и оптические свойства интегрированных гетероструктур GaAs/Si(100), полученных методом газофазной эпитаксии

“…• к [110], но отличаются лишь тем, что подложка Si у образца #3 была предварительно протравлена перед процессом эпи-таксии (сформирован переходной пористый нанослой), то из полученных результатов следует, что предва-рительное травление подложки Si(100) способствует монокристаллическому росту эпитаксиальной пленки A III B V на кремнии даже при меньшей, чем обычно используется, разориентации подложки [5,7]. В то же время использование подложки с разориентацией ∼ 7.5…”

“…На основе данных высокоразрешаюшей дифрактомет-рии можем рассчитать степень релаксации эпитаксиаль-ной пленки GaAs [7]:…”

“…• , что в основном практикуется [5,7], или без использования переходного слоя из наностолбиков GaAs [8].…”

“…• [5,7], или более затратного метода роста на переходном слое из наностолбиков GaAs [8]. Высокая (∼ 4%) разница пара-метров кристаллических решеток для системы GaAs/Si, а также значимая разница в коэффициентах термиче-ского расширения способствуют образованию большого количества дислокаций и появлению микротрещин в пленке GaAs в процессе ее роста [6].…”