INDIUM SEGGEGATION IN MBE GROWN GAAS/INGAAS/GAAS QUANTUM WELLS

Main Article Content

Aphirak Loykaew
Brian Francis Usher

บทคัดย่อ

การใช้สารกึ่งตัวนำสถานะของแข็งที่ประกอบด้วยธาตุหมู่ 3 และหมู่ 5 สามารถใช้งานได้ดีในเทคโนโลยีการสร้างอุปกรณ์คลื่นไมโครเวฟความเร็วสูงและอุปกรณ์อิเล็คโทรนิกส์ทางแสง ที่ผ่านมามีความพยายามที่จะตรวจวัดการแยกตัวของอินเดียมสู่พื้นผิวที่ตำแหน่งรอยต่อระหว่าง InGaAs/GaAs เพื่อเป็นการปรับปรุงคุณภาพที่รอยต่อดังกล่าว ซึ่งในการศึกษาที่ผ่านมานั้นยังไม่มีวิธีการใดที่เป็นวิธีการวัดการแยกตัวของอินเดียมโดยตรง อีกทั้งเมื่อมีการตีความที่ผิดของรูปแบบการกระจายตัวของปริมาณอินเดียมในระดับชั้นผลึกทำให้เกิดการผิดพลาดในการจำลองสมการทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายการแยกตัวของอินเดียมบนพื้นผิวผลึก การศึกษาในงานวิจัยนี้ทำการปลูกชั้นผลึกด้วยเครื่องปลูกผลึกด้วยลำโมเลกุล (Molecular Beam Epitaxy) และ เตรียมตัวอย่างด้วยเทคนิคพิเศษเพื่อแปลงส่วนประกอบทางเคมีของชั้นผลึกตามความลึกไปยังพื้นผิวตามระยะแนวราบ และจากการตรวจวัดปริมาณอินเดียมโดยเครื่องไทม์ออฟไฟลท์แมสสเปกโทรเมตรีไอออนทุติยภูมิ พบว่าปริมาณอินเดียมแยกตัวที่วัดได้ในแต่ละตำแหน่งความลึกของชั้นผลึกนั้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ในระหว่างการปลูกผลึกได้แก่ อุณหภูมิ สัดส่วนระหว่างปริมาณฟลักซ์ของ As4 ต่อปริมาณฟลักซ์ของธาตุหมู่ 3 และ อัตราการปลูกผลึกซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณฟลักซ์ของธาตุหมู่ 3 จากการสร้างแบบจำลองเพื่ออธิบายกลศาสตร์การปลูกผลึกด้วยสมการอัตราที่พิจารณาถึงพารามิเตอร์ในระหว่างการปลูกคืออุณหภูมิ สัดส่วนระหว่างปริมาณฟลักซ์ของ As4 ต่อ ปริมาณฟลักซ์ของธาตุหมู่ 3 และ อัตราการปลูกผลึกโดยพิจารณาก้บผลที่ได้จากการทดลองและการตั้งสมมุติฐานที่โมเลกุล As4 ขัดขวางการก่อตัวของธาตุหมู่ 3 เข้าสู่โครงสร้างผลึก พบว่าแบบจำลองนี้สามารถอธิบายปฏิกิริยาระหว่างธาตุหมู่ 3 และ ธาตุหมู่ 5 บนพื้นผิวผลึกที่ปกคลุมด้วยแกลเลียมและพื้นผิวผลึกที่ปกคลุมด้วยอาร์เซนิกในกระบวนการปลูกด้วยลำโมเลกุลได้เป็นอย่างดี

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

ประเภทบทความ
บทความวิจัย

เอกสารอ้างอิง

Bosacchi, A., Colonna, F., Franchi, S., Pascarella, P., Allegri, P., & Avanzini, V. (1995). Indium surface segregation in InGaAs-based structures prepared by molecular beam epitaxy and atomic layer molecular beam epitaxy. Crystal Growth, 150, 185-189.

Foxon, C. T., & Joyce, B. A. (1975). Interaction kinetics of As4 and Ga on {100} GaAs surfaces using a modulated molecular beam technique. Surface Science, 50, 434-450.

Gérard, J. M., d'Anterroches, C., & Marzin, J. Y. (1993). Monolayer scale study of segregation effects in InAs/GaAs heterostructures. Journal of crystal growth, 127(1), 536-540.

Gérard, J. M., & d'Anterroches, C. (1995). Growth of InGaAs/GaAs heterostructures with abrupt interfaces on the monolayer scale. Journal of crystal growth, 150, 467-472.

Loykaew, A., Usher, B. F., Jones, R. T., & Pigram, P. J. (2013). A Novel Sample Structure for the Measurement of Indium Segregation Profiles in GaAs/ InGaAs/GaAs Heterostructures. International Journal of Applied Physics and Mathematics, 3(3), 191-197.

Martini, S., Quivy, A. A., da Silva, M. J., Lamas, T. E., da Silva, E. C. F., Leite, J. R., & Abramof, E. (2003). Ex-situ investigation of indium segregation in In GaAs/GaAs quantum wells using high-resolution x-ray diffraction. Journal of applied physics, 94(11), 7050-7052 .

Mishra, P., Ramesh, V., Srinivasan, T., Singh, S. N., Goyal, A., Sharma, R. K., & Muralidharan, R. (2006). Observation of indium segregation effects in structural and optical properties of pseudomorphic HEMT structures, Semiconductor science and technology, 21(2), 131.

Moison, J. M., Guille, C., Houzay, F., Barthe, F., & Van Rompay, M. (1989). Surface segregation of third-column atoms in group III-V arsenide compounds: Ternary alloys and heterostructures. Physical Review B, 40(9), 6149-6162.

Muraki, K., Fukatsu, S., Shiraki, Y., & Ito, R. (1992). Surface segregation of In atoms during molecular beam epitaxy and its influence on the energy levels in InGaAs/GaAs quantum wells. Applied Physics Letters, 61, 557-559.

Nagle, J., Landesman, J. P., Larive, M., Mottet, C., & Bois, P. (1993). Indium surface segregation in strained GaInAs quantum wells grown on GaAs by MBE. Journal of crystal growth, 127(1), 550-554.

Yamaguchi, K., Okada, T., & Hiwatashi, F. (1997). Analysis of indium surface segregation in molecular beam epitaxy of InGaAs/GaAs quantum wells. Applied surface science, 117, 700-704.

Zheng, J. F., Walker, J. D., Salmeron, M. B., & Weber, E. R. (1994). Interface segregation and clustering in strained-layer InGaAs/GaAs heterostructures studied by cross-sectional scanning tunneling microscopy. Physical review letters, 72(15), 2414-2421.