Исследование эффекта перемешивания и релаксации напряжений в структурах Ge/Si с массивами низкотемпературных квантовых точек / Сторожевых М.С., Арапкина Л.В., Новиков С.М., Уваров О.В., Юрьев В.А.

Гетероструктуры Ge/Si с плотными массивами эпитаксиальных квантовых точек (КТ) Ge былиисследованы методами комбинационного рассеяния света (КРС) и просвечивающей электронноймикроскопии высокого разрешения (ПЭМ ВР). Предметом исследования является механизмрелаксации напряжений в структурах Ge/Si с КТ, выращенными методом МЛЭ при температурах~ 360ºС, а также влияние параметров роста КТ(толщина напыляемого слоя Ge и количествослоев) и разделительных слоев Si (толщина итемпература роста) на состав квантовых точек иприлегающих к ним слоев Si. ПЭМ-изображенияструктур с КТ были проанализированы сиспользованием метода “peak pairs” [1]. Надслоем КТ наблюдается область шириной 2–5моноатомных слоев с параметром решетки,большим чем у ненапряженного Si внаправлении роста [001] и соответствующимненапряженному Si в направлении [110]. Так каку кристаллической решетки Si нет причиниспытывать деформацию растяжения внаправлении [001], мы предполагаем, что наблюдаемая область имеет смешанный состав SixGe1–x ипри этом сжата в направлении [110]. На спектрах КРС обнаружено значительное уширениепика [2] в области 301–302 см-1, соответствующего совпадающим по частоте линиям Si и Ge, вструктурах с температурой роста разделительных слоев Si 530ºС, по сравнению с чистым Si и Ge. Этоуширение связано со смещением линии Ge в сторону большего волнового числа, которое вызванонапряжением сжатия в слоях КТ ввиду большего параметра решетки Ge. В структурах стемпературой роста разделительных слоев Si 360ºС наблюдается 2 четких пика в области 302 см-1и313 см-1, что связано с большим смещением линии Ge и говорит о более напряженном Ge в слоях КТ.При этом, линия Si-Ge в области 420 см-1 сильнее выражена в структурах с большей температуройроста разделительных слоев Si. Это говорит о большей степени перемешивания Si и Ge в этихструктурах, а меньшее смещение линии Ge подтверждает предположение о релаксации напряжений вобласти смешанного состава.Таким образом, напряжения, возникающие при гетеропереходе Ge–Si, в значительной степенирелаксируют за счёт сжатия области смешанного состава в направлении [110]. В отсутствие этойобласти в структурах с низкой температурой роста разделительных слоев Si слои КТ болеенапряженные.