Анализ рентгеновских спектров дифракционного отражения для контроля параметров фотоприемных структур с множественными квантовыми ямами

В настоящее время на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами успешноразрабатываются и изготавливаются матричные фотоприемные устройства [1]. Для улучшения иххарактеристик необходим прецизионный контроль параметров гетероструктуры. Неразрушающимметодом исследования и контроля характеристик гетероструктур является метод рентгеновскойдифрактометрии, однако спектры рентгеновского отражения от многослойных периодическихструктур имеют сложный вид и влияние дефектов трудно интерпретируемо [2]. Поэтому требуетсяизучение свойств спектров и влияния на них параметров гетероструктур с квантовыми ямами наоснове новых подходов.В основе метода высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии лежит измерение кривыхкачания. В них содержится основная информация о степени кристаллического совершенства ипараметрах эпитаксиальных слоёв. В работе решается обратная задача дифракции: путемпоочерёдного варьирования параметров структуры проводится численный расчет соответствующихкривых качания и выявляются причины,влияющие на их изменения. В основучисленной модели был заложен методматрицы переноса в рамках динамическойтеории дифракции.Рассчитаны кривые качания многослойныхпериодических гетероструктур AlGaAs/GaAsв зависимости от толщин d, состава слоев x иколичества периодов N. Было установлено,что при фиксированных значения d и xбарьера AlxGa1-xAs (25 нм, x=0,25) и ямы GaAs(5 нм) с увеличением числа периодов вгетероструктуре толщинные осцилляции ипики-сателлиты значительно проявляются к10 периодам. Дальнейшее увеличение Nприводит к пропорциональному ростуосцилляций и уменьшению их амплитуды.Амплитуда сателлитов увеличивается. Для N > 60 амплитуда осцилляций сильно уменьшается и онистановятся мало различимы. Изменение x с 0,15 до 0,35 при фиксированных остальных параметрахприводит к смещению углового положения нулевого пика с 33,0154° до 32,9968°. Количествосателлитов не изменяется, однако изменяется их угловое положение. С возрастаниемxсателлитыположительных порядков приближаются к пику подложки на величину порядка 0,02°, а сателлитыотрицательного порядка смещаются дальше от нулевого пика на ту же величину. Повышениетолщины барьера AlGaAs с 15 нм до 35 нм (при фиксированных x=0,26 и N=50) приводит кувеличению интенсивности нулевого пика с 0,164 до 0,298 отсчетов в секунду, интенсивностьмаксимума, соотвествующего GaAs, снижается с 0,332 до 0,294 отсчетов в секунду. А угловоеположение сателлита 1-го порядка θ1 изменилось на 0,1355°, а -1-го порядка θ-1 - на 0,1264°.Результаты численного анализа использованы при выращивании методом молекулярно-лучевойэпитаксии фотоприемных устройств с квантовыми ямами на основе гетеропары AlGaAs/GaAs. Нарисунке приведены экспериментальная и расчетная кривые качания для структуры с 50 квантовымиямами. По уточненным с помощью моделирования данным: доля алюминия x = 0,267, средняятолщина квантовых барьеров и ям – 51,6 нм и 4,6 нм соответственно.