Светоизлучающие А3В5/Si гетероструктуры / Абрамкин Д.С., Петрушков М.О., Емельянов Е.А., Богомолов Д.Б., Путято М.А., Семягин Б.Р., Преображенский В.В., Лошкарев И.Д., Есин М.Ю., Степанов В.Д., Гутаковский А.К., Шамирзаев Т.С.

Интеграция A3B5 светоизлучающих приборов в кремниевую технологию открываетперспективу значительного ускорения обработки информации за счёт передачи данных пооптическому каналу как в пределах одного процессора, так и между различными устройствами [1].Перспективными материалами являются: (1) GaAs, позволяющий надеяться на использование ужеразработанных излучателей, и (2) GaP, практически согласованный с Si по параметру решётки.Формирование гетероструктур (ГС) в широкозонных матрицах GaP и AlAs, согласованной попараметру решётки с GaAs, даёт преимущества сильной локализации носителей заряда,обеспечивающей высокую температурную стабильность люминесценции, а также возможностьварьирования рабочей длины волны излучения в широких пределах за счёт эффектов размерногоквантования. В докладе сообщается о получении InAs/AlAs и GaAs/GaP ГС с квантовыми ямами (КЯ)и квантовыми точками (КТ) на гибридных подложках GaAs/Si и GaP/Si, и о результатах исследованияих люминесцентных свойств. ГС с КЯ и КТ на гибридных подложках A3B5/Si выращены методоммолекулярно-лучевой эпитаксии. Структуры исследованы методами просвечивающей электронноймикроскопии, атомно-силовой микроскопии и фотолюминесценции (ФЛ). Для определения качестваA3B5/Si подложек были выбраны следующие критерии: (1) плотность прорастающих дислокаций(ПД) на поверхности - Nd; (2) концентрация дефектов – центров безызлучательной рекомбинации вприповерхностных областях - Nirr и (3) среднеквадратичная шероховатость поверхности - Sq.Показана эффективность следующих технологических приёмов, позволяющих улучшить качествоподложек [2,3]: (1) внедрение слоёв низкотемпературного GaAs, выращенного при 200ºС; (2) ростслоёв GaP/Si методом атомно-слоевой эпитаксии; и (3) послеростовые циклические отжиги,температура которых превышала температуру роста ГС не более, чем на 50ºС. На данный моментнами достигнуты следующие параметры для GaAs/Si и GaP/Si подложек, соответственно: Nd <5·106 см-2и 2·108 см-2; Sq = 1.9 нм и 3.7 нм, что все ещё заметно выше Sq для слоёв GaAs/GaAs иGaP/GaP, выращенных на согласованных подложках (0.5÷0.7 нм). Концентрация дефектов Nirr вподложках GaAs/Si сравнима с Nirr в эпитаксиальных слоях GaAs/GaAs. В то же время как Nirr вподложках GaP/Si остаётся высокой и снижает интенсивность межзонной ФЛ в 500 раз, посравнению с эпитаксиальными слоями GaP/GaP. Несмотря на низкую концентрацию протяженных иточечных дефектов в гибридных GaAs/Si подложках ГС InAs/AlAs/GaAs/Si с КЯ и КТ существеннопроигрывают по интенсивности и температурной стабильности люминесценции InAs/AlAs ГС,выращенным на согласованных GaAs подложках [2]. Мы связываем это с высокой концентрацией Nirrв слоях AlAs/GaAs/Si, обусловленной затруднением диффузии адатомов при росте слоев AlAs наповерхности GaAs с развитым рельефом. В то же время, несмотря на «низкое качество» гибридныхGaP/Si подложек, эффективность люминесценции ГС с КЯ выращенных на гибридных (GaAs/GaP/Si)и согласованных (GaAs/GaP) подложках различается незначительно [3]. Это обусловленолокализацией носителей заряда в GaAs/GaP/Si КЯ, предотвращающей их захват на центрыбезызлучательной рекомбинации.