Газофазное осаждение эпитаксиальных слое Ge и GeSn с разложением моногермана (GeH4) на горячей проволоке / Денисов С.А., Шенгуров В.Г., Чалков В.Ю., Павлов Д.А., Трушин В.Н., Филатов Д.О., Зайцев А.В., Бузынин Ю.Н.

В настоящее время сохраняется спрос на источники света и фотодетекторы на основекремниевой технологии. Одним из перспективных и активно развивающимся направлением являетсясоздание данных элементов на основе эпитаксиальных слоев Ge или твердого раствора GeSn,выращенных на подложках кремния [1].В данной работе для роста эпитаксиальных слоев Ge и GeSn на подложках Si (100) былприменен метод газофазного осаждения с горячей проволокой (HW-CVD). В качестве «горячейпроволоки» использовали танталовую полоску, нагреваемую до 1200 - 1500°C и расположеннуюнапротив Si-подложки. Прекурсором служил чистый моногерман (GeH4), который напускали ввысоковакуумную камеру роста до давления (2 - 9)·10-4 Торр. При росте слоев GeSn поток Snформировался испарением его из эффузионной ячейки, нагретой до 1100°C. Температура подложкиварьировалась в интервале 300 - 325°C. Исследовались слои толщиной до 1 мкм.Структурное качество эпитаксиальных слоев оценивали с помощью рентгеновской дифракциии просвечивающей электронной микроскопии. Все слои имели структуру монокристалла. Значениеширины (FWHM) кривой качания от слоев Ge толщиной 0,5 мкм составляли 3 - 5 угл.мин., в то жевремя для аналогичных слоев GeSn – 7 - 10 угл.мин. По данным ПЭМ на границе раздела Ge/Si(100)видны напряженные поля из-за сетки дислокаций несоответствия, локализованной в плоскостиграницы раздела. В основной части эпитаксиального слоя Ge дефектов практически не наблюдается.Исследование слоев Ge на Si(100) методом конфокальной рамановской микроскопии показало,что наблюдается только резкий рамановский пик около 300 см-1, что указывает на наличие связи GeGe. Малая ширина фононной полосы на половине максимума интенсивности (< 6 см-1) указывает надостаточно высокое структурное совершенство слоев. В случае слоев твердого раствора GeSn вспектрах комбинационного рассеяния наблюдались типичные для них три моды: Ge-Ge, Sn-Ge и SnSn.Анализ морфологии поверхности слоев Ge и GeSn показал, что слои GeSn имеют более грубуюповерхность. Среднеквадратичная шероховатость поверхности (RMS) слоев GeSn на площади10*10 мкм2 лежит в пределах 1.2 – 1.7 нм.В работе обсуждается механизм роста методом HW-CVD слоев Ge/Si(001) и GeSn/Si(001).