氢原子辅助MBE生长对GaAs外延面形貌的影响.PDFVIP

2 2 2 2 　第 19 卷第 5 期　　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　V o l. 19,N o. 5　 　1998 年 5 月　　　　　　CH INESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S　　　　　 　M ay, 1998　 ? 2í ? 2í 2 2 2 2 氢原子辅助M BE 生长对 GaA s 外延面形貌的影响 牛智川1, 2　R ichardN oetzel1　周增圻2　吴荣汉2　K lau s H. P loog1 (1 Paul D rude Institut fo r So lid State Electronics, H ausvogteiplatz 5 7, D 10117, Berlin, Germany) (2 中国科学院半导体研究所　国家光电子工艺中心　北京　100083) 摘要　本文研究了M BE 通常生长条件和氢原子辅助生长条件下 (100)、(331)、(210)、(311) 等 表面外延形貌的变化. 原子力显微镜A FM 测试的结果表明: (100) 表面在氢原子辅助生长条 件下外延面的岛状起伏变得更为平坦, 二维生长模式得到增强; (331) 面在两种条件下均显示 出台阶积累 (step bunch ing) 式生长, 而氢原子辅助生长则减小了台阶结构的横向周期; (210) 面在氢原子辅助生长下也使原表面存在的岛状结构尺寸减小; 在 (311) 表面氢原子诱导的作用 明显地增强了台阶积累生长模式. 本文认为氢原子诱导作用机制在于: 外延面台阶处A s 原子 和 H 原子结合减小了表面结合能, 导致 Ga 原子表面迁移长度的减小, 增强了台阶积累生长效 应; 而对于平坦的 (100) 表面氢原子的诱导作用使得 Ga 迁移长度增加, 导致二维生长模式的 进一步增强. 预期氢原子辅助M BE 生长导致的台阶积累效应可以用于低维结构的直接生长. PACC: 6855, 6116D , 6820 1　引言 近年来, 氢原子辅助外延生长被认为是一种可以有效??提高外延材料质量的方法[1～ 5 ]. 由于氢原子可以改变外延表面原子的生长行为[3, 4 ] , 增强选择生长模式[6, 7 ] , 因此可以考虑把 这种方法应用到低维结构的直接生长. 除了已经尝试使用的多种低维结构的直接生长方法 外[8～ 10 ], 最近发展了一种利用衬底表面, 如 (110) , (210) , (775) 和 (311) 等具有的微台阶结 构, 用M BE [11～ 13 ] 或M OV PE [14 ] 产生的台阶积累 (step bunch ing) 效应, 使微台阶外延到一定 牛智川　男, 博士, 在中国科学院半