ヘテロエピタキシのスケーリングは,層から3次元結晶へと変化します

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 固体物理 固体物理学
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー

背景:

• エピタキシアル半導体層は,超高速トランジスタ,レーザー,検出器などのアプリケーションを可能にする低次元のシステムにとって不可欠です.
• エピタキシアル成長におけるストレスエンジニアリングは,材料の調整を提供しますが,しばしば,変位,円盤の屈折,および亀裂などの欠陥につながります.

研究 の 目的:

• エピタキシアル成長におけるストレスを誘発した欠陥に関連した欠点を排除するために.
• シリコン基板上でゲルマニウム (Ge) とシリコン-ゲルマニウム (SiGe) の結晶を欠陥なく成長させる方法の開発.

主な方法:

• GeとSiGeの高速で低温のエピタキシアル成長は,Si(001) 基板に刻まれたマイクロメートルの高さの柱の上に発生する.
• X線 difraktion,電子顕微鏡,およびデフェクトエッチングを用いた特徴付けで,ストレートとデフェクトフリー状態を確認します.
• 空間を満たす配列形成を駆動する自己制限の横向成長機構の分析.

主要な成果:

• ストレスと欠陥のない面状のGeとSiGeの結晶を達成しました.
• 高さ数十ミクロメートルの結晶の空間を満たす配列を実証した.
• 自制的な横向成長の重要なメカニズムとして,減少した表面拡散とフルスシールドを特定しました.

結論:

• 開発されたエピタキシアル成長方法は,半導体ナノ構造における一般的な欠陥を克服することに成功しています.
• このアプローチにより,高度な電子および光電子アプリケーションのための高品質,欠陥のないGeおよびSiGe結晶の製造が可能になります.
• 自己限定的な成長メカニズムを理解することは,密集した,高い結晶配列の形成を制御する鍵です.