Elektronika 2011-10 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

log 10I [a.u]5432#A79 pomiarobliczeniaGaAs 1 A (0.4 ML)InAs 30.1 A (9.9 ML)InSb 4.3 A (1.3 ML)GaSb 30.1 A (9.9 ML)log 10I [a.u]niedopasowanie krzywej symulowanej 0.7*10 -310niedopasowanie okolo -0.7*10 -3 52 54 56 58 60 62 64 66 6886#A95 pomiarobliczenia:GaAs 0.6A (0.2ML)InAs 29A (9.6ML)InSb 4.1A (1.3ML)GaSb 29.3A (9.6ML)1052 54 56 58 60 62 64 66 682θ [deg]42θ [deg]Rys. 1. Krzywa dyfrakcji rentgenowskiej dla struktury 30 × (10 MLInAs-Sb/10 ML GaSb-As) na GaSbFig. 1. X-ray diffraction pattern of 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As) on GaSb structureRys. 3. Krzywa dyfrakcji rentgenowskiej dla struktury 30 × (10 MLInAs-Sb/10 ML GaSb-As) na GaSb. V/III = 4,2 dla warstw InAsFig. 3. X-ray diffraction pattern of 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As) on GaSb. V/III= 4.2 for InAs layer10niedopasowanie 5.5*10 -3#A91 pomiarlog 10I [a.u]86Rys. 2. Obraz AFM dla struktury 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As)na GaSbFig. 2. AFM image of 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As) on GaSbstructure53 54 55 56 57 58 59 60 61 622θ [deg]Rys. 4. Obraz AFM dla struktury 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As)na GaSb V/III = 2,8 dla warstw InAsFig. 4. X-ray diffraction pattern of 30 × (10 ML InAs-Sb/10 ML GaSb-As) on GaSb. V/III= 2.8 for InAs layertypu GaAs. Dyfrakcja rentgenowska i wyniki pomiaru AFM dlastruktury składającej się z 30 par warstw, w której wytworzonomiędzypowierzchnie obu typów przedstawione są na rys. 1 i 2.W strukturze tej średnia grubość miedzypowierzchni typu InSbwynosi 1,3 ML (monowarstwy), natomiast typu GaAs ok. 0,4 ML.Grubości warstw supersieci InAs/GaSb wynoszą ok. 9,9 ML.Drugim, istotnym problemem przy optymalizacji struktur był stosunekstrumieni pierwiastków grup V/III przy wytwarzaniu warstwInAs. Na rys. 3 i 4 przedstawione są krzywe dyfrakcji dla supersieciInAs/GaSb w których stosunek strumieni V/III przy wytwarzaniuwarstw InAs wynosił 4,2 i 2,8. Na podstawie wykonanych badaństwierdzono, że w przypadku stosunku strumieni wynoszącym ok.4 wytworzone supersieci charakteryzują się dużą doskonałością.Natomiast gdy ten stosunek wynosił ok. 2,8 to supersieć byłazłej jakości, o czym świadczy brak poprawnej krzywej dyfrakcji.Uzyskany wynik był na tyle zły, że nie można było dopasowaćdo niego żadnej symulacji numerycznej supersieci. Także w tymprzypadku niedopasowanie sieciowe względem podłoża byłodużo większe i wynosiło ok. 5,5 × 10 -3 , podczas gdy dla dobrychsupersieci niedopasowanie jest mniejsze niż 1 × 10 -3 .Wytwarzanie struktur supersieciowych InAs/GaSb na GaAszwiązane jest ze wzrastaniem grubych warstw buforowych GaSbniedopasowanych sieciowo do GaAs. Grubość tych warstw wynosinajczęściej kilka mikrometrów. Krzywa dyfrakcji dla takichwarstw przedstawiona jest na rys. 5. Lewa linia dyfrakcyjna związanajest z warstwą GaSb natomiast prawa z GaAs. Pomimoznacznego niedopasowania sieciowego szerokość połówkowa liniidyfrakcyjnych pochodzących od GaSb jest akceptowalna i wynosi120…130 sec. Z pomiarów AFM wynika, że warstwy GaSbna GaAs wzrastają dwuwymiarowo – rys. 6.Jakość wytwarzanych struktur supersieciowych InAs/GaSbmożna ocenić na podstawie widm fotoluminescencji w T = 10K– rys. 7. Obserwowane zmiany położenia linii wynikają z małychróżnic w grubości warstw tworzących supersieć. Wśród linii luminescencyjnychnajwiększą intensywność mają te, które zostałyuzyskane dla supersieci w których warstwy InAs wytwarzano przystosunku strumieni pierwiastków grup V/III większym niż 4.Najważniejsze jest jednak to, że intensywność luminescencja supersieciwytworzonej na podłożu GaAs – A080 jest porównywalnaz luminescencją supersieci wytworzonych na podłożach z GaSb.Korzystając z opracowanych procedur wzrostu poszczególnychelementów wytworzono pełne struktury detektorowe. Jakopierwszą wykonano strukturę podobną do tej jaka była wytworzonaw Instytucie Fraunhofera we Freiburgu w 2005 r. – rys. 1[1]. Przyrząd oświetlany jest od góry. Obok przedstawiona jestkrzywa dyfrakcji dla pełnej struktury przyrządowej. Widoczne jestdobre dopasowanie symulacji do krzywej doświadczalnej. Najlepszedopasowanie uzyskano dla grubości poszczególnych warstwok. 10 ML i naprzemiennych międzypowierzchni typu GaAs i InSbróżniących się grubością.Elektronika 10/2011 19