在 (001) GaP/Si上的GaSb缓冲层中减少结构缺陷,用于高性能InGaSb/GaSb量子井发光二极管
Eungbeom Yeon1,2, Seungwan Woo1,3, Rafael Jumar Chu1,4
1Center for Optoelectronic Materials and Devices, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 02792, South Korea.
ACS applied materials & interfaces
|November 18, 2023
概括
在 (Si) 上集成基于抗氧化物 (GaSb) 的光电子是可扩展光子学的关键. 一个AlSb层有效地减少微双子和线程脱位缺陷,提高设备性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光电学是指光电子产品.
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 基于抗氧化物 (GaSb) 的光电子设备在 (Si) 上的单立体集成对于开发具有成本效益的,可扩展的红外光学至关重要.
- 之前的研究重点是降低线程位移 (TD) 密度,忽视了其他关键缺陷,如GaSb/Si异构中的微双子 (MTs).
研究的目的:
- 研究在Si上GaSb的直接表轴生长过程中产生的扩展晶体缺陷的类型和密度.
- 评估不同缺陷过层的有效性,特别是AlSb单插层与AlSb/GaSb压力超级格子相比,在减轻这些缺陷方面.
- 了解TD和MT密度对后续InGaSb量子井发光二极管 (LED) 的性能的影响.
主要方法:
- 在轴上 (001) Si基板上GaSb的直接表轴生长.
- 在GaSb/Si缓冲层中微双子 (MT) 和线程位移 (TD) 密度的表征.
- 在250nm AlSb单插层和AlSb/GaSb压力超级格子之间比较缺陷减少效率.
- 在优化的GaSb/Si模板上培养的InGaSb量子井LED的制造和性能测试.
主要成果:
- 在Si上直接增长的GaSb产生了微双子 (MT) 和线程位移 (TD) 缺陷的高密度,这是由于大格子不匹配.
- 与参考样本相比,250nm AlSb单插入层显著降低了4倍的TD密度和13倍的MT密度.
- 在缺陷减少方面,AlSb单插入层比AlSb/GaSb压力超级格子更有效.
- InGaSb量子井LED的性能与底层的GaSb/Si模板中的减少的TD和MT密度直接相关.
结论:
- 微双胞胎缺陷在直接的GaSb-on-Si表中是一个重大挑战,与线程位移一起.
- 一个优化的AlSb单插入层是改善GaSb/Si异构结构的高效缺陷过器.
- 尽量减少TD和MT密度对于在基板上实现高性能基于GaSb的光电子设备至关重要.
