Например, Бобцов

Особенности импульсного лазерного напыления тонких пленок InGaAsN в атмосфере активного фонового газа

Аннотация:

Предмет исследования. Соединения III-V-N являются перспективным классом твердых растворов, которые могут активно использоваться в оптоэлектронных приборах, работающих в широком спектральном диапазоне вплоть до 3 мкм. Соединения также применяются для увеличения эффективности фотодетекторов, лазеров в волоконно-оптических линиях связи и телекоммуникационных системах. В работе исследованы особенности различных способов получения новых полупроводниковых материалов III-V-N. Тонкие пленки InGaAsN получены методом импульсного лазерного напыления на подложках GaAs (100) и Si (100) в атмосфере активного фонового газа. Метод. Импульсное лазерное напыление тонких пленок InGaAsN проведено с использованием мишени In0,02Ga0,98As в атмосфере особо чистой аргоно-азотной смеси при давлениях 2, 5 и 10 Па. В качестве источника лазерного излучения использовался лазер AYG:Nd3+ с длиной волны 532 нм (вторая гармоника), плотностью энергии лазерного излучения 2,3 Дж/см2, частотой следования импульсов 15 Гц и длительностью импульса 10 нс. Температура подложки составила 350 °C, время напыления 60 мин. Основные результаты. Показано, что поверхность тонких пленок текстурирована микрокаплями. Установлено, что микрокапли на поверхности тонкой пленки образованы металлическим индием, а их распределение по поверхности пленки в основном упорядочено в виде линий. Подобное явление можно объяснить наличием дислокаций несоответствия. Средний размер микрокапель на поверхности пленки InGaAsN на GaAs (100) около 30 нм, а их плотность не превышала 0,076 мкм–2. Для сравнения в пленках, полученных на Si подложках при давлении 2 Па, наибольшая плотность микрокапель — 0,26 мкм–2. Наименьшая плотность микрокапель на поверхности (0,17 мкм–2) зафиксирована в образцах тонкой пленки InGaAsN на Si (100), полученной при давлении 10 Па. Отмечено, что интенсивность локальной фононной колебательной моды (Local Vibrational Modes, LVM) InN на частоте 430 см–1 возрастает с увеличением давления аргонно-азотной смеси при импульсном лазерном напылении в спектрах комбинационного рассеяния пленок InGaAsN на Si. Обнаружены фононные моды второго порядка: LVM InN на частоте 450 см–1 и LVM GaN — 470 см–1. Данное обнаружение подтверждает наличие азота в тонкой пленке InGaAsN, полученной методом импульсного лазерного напыления. Показано, что увеличение давления аргоно-азотной газовой смеси при импульсном лазерном напылении способствует увеличению концентрации азота в тонких пленках InGaAsN на Si. Установлено, что концентрация азота в пленках InGaAsN, полученных при давлении 10 Па на подложках GaAs (100) и Si (100), различается незначительно и составляет 1,9 и 1,8 % соответственно. Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы при создании на основе полученных тонких пленок InGaAsN высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей, фотодетекторов ближнего и среднего инфракрасного диапазона до 3 мкм.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО