在SnTe中的生长条件和界面不适配数组 (111) 在InP (111) A基质上生长的膜通过分子束Epitaxy
Qihua Zhang1, Maria Hilse1,2,3, Wesley Auker2
1Two Dimensional Crystal Consortium Materials Innovation Platform, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802, United States.
ACS applied materials & interfaces
|August 28, 2024
概括
我们优化了InP基板上的锡化物 (SnTe) 薄膜的分子束表. 这种方法通过利用界面不适合的位移来实现高质量的单晶SnTe层,以减轻应变.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 半导体的增长 半导体的增长
背景情况:
- 锡化 (SnTe) 是一种IV-VI半导体,具有独特的拓晶体绝缘体,热电和铁电性能.
- 了解SnTe薄膜的生长机制对于其多样化的应用至关重要,但仍然未被充分探索.
- 在不相似的基板上SnTe的表轴生长,由于格子不匹配而带来了挑战.
研究的目的:
- 为了研究化 (InP) (111) A基质上化 (SnTe) (111) 薄膜的分子束表 (MBE) 合成.
- 确定优质SnTe薄膜的最佳生长条件,包括基板温度,Te/Sn流量比和生长速度.
- 阐明SnTe/InP异面接口上的应变松机制.
主要方法:
- 分子束表 (MBE) 用于合成SnTe (111) 薄膜.
- 基板温度的系统变化 (高达340°C),Te/Sn流量比 (优化为3) 和生长速度 (优化为0.48 Å/s).
- 包括X射线摇摆曲线 (XRC) 和相互空间映射 (RSM) 在内的特征技术被用于评估片质量和应变.
主要成果:
- 高质量的,完全凝聚的,单晶SnTe (111) 表轴层得到了0.09°的XRC FWHM和0.2 nm的RMS表面粗度.
- 尽管有7.5%的网格不匹配,但发现15纳米的SnTe层完全放松.
- 在SnTe/InP异面接口上发现了一个周期性界面不适合 (IMF) 位移阵列,通过14 InP/13 SnTe晶格位点不匹配来适应应变.
结论:
- 首次报告了岩盐 (SnTe) 在混合物 (InP) 系统中的IMF阵列的形成,特别是在III-V异构接口上的IV-VI.
- 鉴定到的IMF机制能够快速缓解应变,从而产生高质量的SnTe表轴层.
- 这项研究表明了SnTe作为缓冲层用于表轴化物生长的潜力,并推进了新型设备的IV-VI和III-V半导体的异质整合.
