Growth and characterizations of INAlAs epilayers and InGaAs/INAlAs quantum well structures by low pressure metalorganic chemical vapor deposition

저압 유기금속 화학증착법을 이용한 InAIAs 에피층과 InGaAs/InAIAs 양자 우물 구조의 성장과 분석

  • 유경란 (서울대학교 재료공학부 및 반도체 공동연구소) ;
  • 문영부 (서울대학교 재료공학부 및 반도체 공동연구소) ;
  • 이태완 (서울대학교 재료공학부 및 반도체 공동연구소) ;
  • 윤의준 (서울대학교 재료공학부 및 반도체 공동연구)
  • Published : 1998.11.01

Abstract

Lattice-matched InAIAs epilayers were grown on (001) InP substrate by low pressure metalorganic chemical vapor deposition. The effects of growth conditions on the properties of InAIAs were analyzed, and InGaAs/InAIAs single and multiple quantum wells were successfully grown. It was observed that the optical property of InAIAs epilayers was improved in the temperature range of 620~$700^{\circ}C$ as the growth temperature increased due to the reduction of oxygen incorporation, however, the crystallinity decreased at temperatures higher than $750^{\circ}C$ due to the degraded crystallinity of the bufter layers. The enhanced incorporation of AI into epilayer was observed at high $AsH_3$flow rates and it was explained in terms of the differences in bond strengths of AI-As and In-As. The measured photoluminescence peak energies from InGaAs/InAIAs single quantum wells were consistent with the calculated ones based on transfer matrix method. High-order satellite peaks and fine thickness fringes were observed by high-resolution x-ray diffraction, implying that the high-quality multiple quantum wells with abrupt heterointerfaces were grown.

저압 유기금속 화학증착법을 이용하여 (001) InP 기판 위에 격자 일치된 InAlAs 에 피층 성장 결과 620~$700^{\circ}C$범위에서 성장 온도가 증가할수록 산소 유입량의 감소 때문으로 생각되는 광학적 성질의 향상이 관찰되었으나 $750^{\circ}C$이상의 고온에서는 InP완충층의 열화에 의한 결정성의 감소가 발견되었다. 또한, AsH3의 유량이 증가됨에 따라 성장된 InAlAs층의 Al함유량이 증가하는 현상이 관찰되었고, 이는 Al-As와 In-As의 bond strength 차이로 설 명하였다. InGaAs/InAlAs 단일 양자우물구조에서 측정된 우물두께에 따른 photoluminescence peak energy는 계산 값과 잘 일치하였고, high resolution x-ray diffraction 측정을 통하여 뚜렷한 satellite peak와 fine thickness fringe들이 관찰되는 우수 한 계면특성을 가지는 다중 양자우물구조가 성장됨을 확인하였다.

Keywords

References

  1. J. Vac. Sci. Technol. v.B 14 D. Vasileska;T. Eldridge;D. K. Ferry
  2. J. Appl. Phys. v.54 M. A. di Forte-Poisson;M. Razeghi;J. P. Duchemin
  3. J. Cryst. Growth v.108 R. Bhat;M. A. Koza;K. Kash;S. J. Allen;W. P. Hong;S. A. Schwarz;G. K. Chang;P. Lin
  4. J. Cryst. Growth v.131 S. Naritsuka;T. Noda;A. Wagai;S. Fujita;Y. Ashizawa
  5. J. Appl. Phys. v.73 M. Kamada;H. Ishikawa;S. Miwa;G. E. Stillman
  6. J. Cryst. Growth v.93 H. Kamei;K. Hashizume;M. Murata;N. Kuwata;K. Ono;K. Yoshida
  7. J. Korean Vac. Soc. v.4 Y. Moon;H. Park;E. Yoon
  8. J. Cryst. Growth v.93 L. Aina;M. Mattingly;A. Fathimulla;E. A. Martin;T. Loughran;L. Stecker
  9. J. Korean Vac. Soc v.5 H. Park;Y. Moon;E. Yoon;H. Cho;T. Kang
  10. Physics of Optoelectronic Devices S. L. Chuang
  11. Appl. Phys. Lett. v.58 Z. Sobiesierski;S. A. Clark;R. H. Williams;A. Tabata;T. Benyattou;G. Guillot;M. Gendry;G. Hollinger;P. Viktorovitch
  12. Materials Aspects of GaAs and InP Based Structures V. Swaminathan;A. T. Macrander