XRD, AFM and IR investigations of ordered AlGaAs₂ phase in epitaxial Al_xGa_1–xAs/GaAs (100) heterostructures

Abstract

The lattice constant of Al x Ga 1−x As epitaxial alloys with various Al-As(x) content is determined for Al x Ga 1−x As/GaAs (100) heterostructures grown by MOVPE epitaxy using X-ray diffractometry and X-ray back-reflections method. An ordered AlGaAs 2 (superstructural) phase was found in epitaxial heterostructures for x ∼ 0.50. The lattice constant of this phase along c axis is smaller than the double lattice constants of an Al 0.50 Ga 0.50 As alloy. Infrared (IR) reflection spectra of lattice vibrations were investigated in epitaxial heterostructures of Al x Ga 1−x As/GaAs (100) with different concentrations of Al in cation sublattice. In the sample with x ∼ 0.50, besides two main vibration modes some additional ones were found that correspond to superstructure ordered phase AlGaAs 2 . Atomic-force microscopy (AFM) of the sample surface with x ∼ 0.50 demonstrated the presence of areas with ordered nano-relief having period of ∼115 nm that can be related with superstructure phase of AlGaAs 2 .

Электронные и оптические свойства тонких пленок GaAlAs/GaAs

“…Основные исследования проводились для пленок Ga 0.5 Al 0.5 As/GaAs(110) с толщиной ∼ 5−10 nm, полученных имплантацией ионов Al + в GaAs с энергиями 1−8 keV при дозе D ≈ 8 • 10 16 cm −2 в сочетании с прогревом при T = 850−900 K (образцы № 1) [7]. Известно, что незначительное изменение состава или параметров решетки пленки и подложки может привести к существенному изменению свойства гетероструктуры [6][7][8][9]. Дальнейшее увеличение энергии ионов приводило к увеличению коэффициента распыления поверхности и уменьшению концентрации Al в области максимума.…”

Экспериментальные исследования влияния эффектов атомного упорядочения в эпитаксиальных твердых растворах Ga-=SUB=-x-=/SUB=-In-=SUB=-1-x-=/SUB=-P на их оптические свойства

“…В ИК-спектре упорядоченного твердого рас-твора с высокой степенью порядка не только меняются значения частот основных фононных мод по сравнению с неупорядоченным твердым раствором аналогичного состава, но и появляются дополнительные фононные колебания, сдвинутые в низкочастотную область. Эти данные хорошо согласуются с уже имеющимися тео-ретическими представлениями о колебательных спек-трах в Ga x In 1−x P с упорядочением, а также совпадают с аналогичными данными, полученными для твердых растворов Al 0.50 Ga 0.50 As с упорядочением [22,33]. Срав-нивая определенную из анализа ИК-спектров отраже-ния величину высокочастотной диэлектрической про-ницаемости ε ∞ эпитаксиальных упорядоченных твер-дых растворов Ga x In 1−x P с аналогичной величиной для неупорядоченных твердых растворов того же состава x ∼ 0.50 [27,29], нам впервые удалось показать, что этот параметр у твердого раствора с упорядочением более чем 1.5−2 раза выше (табл.…”

“…В наших предыдущих работах мы уже показывали возможность получения сверхструктурных фаз упорядо-чения в системах твердых растворов Al x Ga 1−x As [4,5], Ga x In 1−x As y P 1−y [6,7] и In x Ga 1−x P [8]. Анализ полу-ченных результатов дифрактометрических исследований таких твердых растворов с составами x ∼ 0.50 привел к заключению о том, что обнаруженные нами фазы упорядочения представляли собой химические соедине-ния ABC 2 или A 2/3 B 1/3 C и сверхструктуры к решетке сфалерита.…”

Экспериментальные исследования влияния эффектов атомного упорядочения в эпитаксиальных твердых растворах Ga-=SUB=-x-=/SUB=-In-=SUB=-1-x-=/SUB=-P на их структурные и морфологические свойства

“…Подводя итоги работы можно сделать заключение о том, что полученные в данной реботе результаты нахо-дятся в хорошем согласии с данными, полученными для систем AlGaAs [6,9,22,23], GaInAsP [7,19] и InGaAs [17] с упорядочением, а также показывают перспективы для инженерии запрещенной зоны гетероструктур путем объединения эффектов от тетрагональной дисторсии при эпитаксиальном росте с эффектами атомного упорядоче-ния. Для этого необходимо хорошо знать оптические и энергетические свойства твердых растворов с упорядо-чением в ИК-и УВ-диапазонах.…”