生长厚度对InGaAs/InAs薄膜表面形貌的影响

利用分子束外延技术,通过反射式高能电子衍射仪实时监控In0.86Ga0.14As/InAs薄膜生长状况,在InAs(001)基片上生长5、10、20原子单层(ML)厚度的InGaAs单晶薄膜。采用扫描隧道显微镜对原位退火后不同厚度的In0.86Ga0.14As样品进行扫描,证实了在同一组分下,薄膜生长厚度的改变并不剧烈影响薄膜的重构,然而,随着生长厚度的增加,外延层的表面拉伸应力进一步增大,平台平均尺寸逐渐减小,表面应力的累积使表面台阶数目逐渐增多,台面产生更多扭折,原子在具有各向异性的择优扩散机制与表面应力的共同作用下,In0.86Ga0.14As/InAs薄膜锯齿状的台阶边缘越明显,表面越粗糙化。

高In组分InGaAs薄膜的分子束外延生长及其表面分析

采用分子束外延(MBE)方法,通过反射高能电子衍射(RHEED)强度振荡测算生长速率,利用RHEED衍射实时监控生长过程,在InAs(001)和InP(001)单晶衬底上生长高In组分的InGaAs薄膜,并通过扫描隧道显微镜(STM)对其表面形貌和表面重构进行了细致分析,STM图片证实采用该方法获得的高In组分InGaAs薄膜处于高质量的平整状态。研究发现InGaAs与衬底之间的拉伸应力是促使薄膜表面呈现了大量的锯齿状边缘的主要原因;高分辨的STM分析还发现,高In组分的InGaAs薄膜是多种重构混合的表面,InGaAs/InAs是以β(2×4)重构为主,而InGaAs/InP是以(4×3)重构为主,它们在RHEED衍射图像上都是模糊的(2×3)或(4×3)/(2×3)表面重构。