人工晶体学报

作者：常梦琳, 樊星, 张微微, 姚金山, 潘睿, 李晨, 芦红

单位：1.南京大学固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093; ；2.南京大学现代工程与应用科学学院,南京 210023; ；3.江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室,南京 210023

关键词：分子束外延,Ⅲ-V族半导体,硅基砷化镓,异质外延,硅基集成,

基金：国家重点研发计划(2018YFA0306200,2017YFA0303702);国家自然科学基金(51732006,11890702,51721001)

为了实现Ⅲ-V器件在硅基平台上单片集成,近年来Ⅲ-V半导体在硅衬底上的异质外延得到了广泛研究。由于Ⅲ-V半导体与Si之间大的晶格失配以及晶格结构不同,在Si上生长的Ⅲ-V半导体中存在较多的失配位错及反相畴,对器件性能造成严重影响。而Si(111)表面的双原子台阶可以避免Ⅲ-V异质外延过程中形成反相畴。本文利用分子束外延技术通过Al/AlAs作为中间层首次在Si(111)衬底上外延生长了GaAs(111)薄膜。通过一系列对比实验验证了Al/AlAs中间层的插入对GaAs薄膜质量的调控作用,并在此基础上通过低温-高温两步法优化了GaAs的生长条件。结果表明Al/AlAs插层可以为GaAs外延生长提供模板,并在一定程度上释放GaAs与Si之间的失配应力,从而使GaAs薄膜的晶体质量得到提高。以上工作为Ⅲ-V半导体在硅上的生长提供了新思路。

来源：2022年第11期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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