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선택적 에피택시 성장과 선택적 습식 에칭 방법을 통합하여 고품질 및 변형 완화 GeSn 마이크로디스크 제조

초록

GeSn은 온칩 광자 및 나노전자 장치의 제조를 위한 유망한 재료입니다. 따라서 에피택시, 어닐링, 이온 주입 및 에칭을 포함한 GeSn 전용 처리 기술이 개발되었습니다. 이 연구에서는 GeSn 합금에 에칭을 하지 않고 새로운 접근 방식을 통해 부유, 변형 완화 및 고품질 GeSn 마이크로디스크를 구현했습니다. GeSn 합금은 저온에서 분자 빔 에피택시에 의해 사전 패턴화된 Ge(001) 기판에서 성장되었습니다. 투과전자현미경과 주사전자현미경을 통해 GeSn 시료의 미세구조를 확인하였다. Ge 받침대의 직경이 다른 마이크로 디스크는 선택적 습식 에칭 시간을 제어하여 제작되었으며, 마이크로 라만 결과는 나머지 Ge 받침대의 치수가 다른 마이크로 디스크가 변형 완화 정도가 다름을 보여줍니다. 마이크로디스크의 압축 변형은 적절한 조건에서 거의 완전히 이완됩니다. 이 연구에서 제시한 반도체 처리 기술은 다양한 Si 호환 포토닉스, 3D-MOSFET 및 마이크로 전자 기계 장치 애플리케이션을 위한 혁신적인 GeSn 및 기타 재료 기반 마이크로/나노 구조를 제조하는 대안 방법이 될 수 있습니다.

소개

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)와 호환되는 IV족 재료인 GeSn(게르마늄-주석)은 최근 몇 년 동안 전자공학 및 광전자공학 분야의 응용 분야에서 상당한 주목을 받았습니다. 더 많은 Sn을 Ge로 합금하면 캐리어 이동도를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 밴드갭을 간접 전이에서 직접 전이로 변경할 수 있습니다[1, 2]. 이론적 작업[3,4,5]과 광발광 기반 실험 연구[6,7,8]에 따르면 이완된 GeSn 합금에 대한 간접-직접 전이는 6.5% 이상의 Sn 함량에서 발생합니다. 그러나 Ge[9, 10]에서 Sn의 낮은(1%) 평형 용해도와 Ge와 α-Sn 사이의 큰 격자 불일치(~ 15%)는 치환 Sn의 몇 원자 %. 저온 분자빔 에피택시(MBE)[11,12,13,14,15], 화학 기상 증착(CVD)[16,17,18,19,20]과 같은 비평형 성장 기술의 사용 및 고체상 에피택시[21, 22]가 절실히 필요합니다.

변형이 완화된 Ge 가상 기판 또는 Ge 기판에서 성장한 GeSn 합금의 경우 가장 높은 품질의 GeSn은 부정합 및 나사 전위의 형성을 피할 수 있는 유사형 또는 완전 변형 상태에서 달성될 것으로 예상됩니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 GeSn 합금은 압축 변형되고(1% Sn당 ~ 0.15%), 이러한 에피택시 유도 변형은 밴드갭 변환을 위해 Sn과 Ge를 합금하는 효과를 무효화합니다. 결과적으로 직접적인 밴드갭을 달성하려면 Ge(001)[23]의 유사형 GeSn 에피층에 대해 17%의 훨씬 더 높은 Sn 함량이 필요하며, 이는 에피택시 및 낮은 재료 품질에 대한 매우 높은 문제로 이어집니다. 따라서 GeSn 에피층의 결정 품질을 희생하지 않고 변형률을 조작하는 것이 매우 중요한 문제가 됩니다. 응력을 유발하는 Ge 가상 기판 또는 GeSn 에피층 아래의 Ge 기판을 선택적으로 제거하여 부분적으로 현탁된 미세 구조를 형성하는 것은 GeSn 필름의 압축 변형을 극복하기 위한 유망한 기술입니다. 예를 들어, 중앙에 지지 기둥이 있는 매달린 GeSn 마이크로디스크가 제작되었습니다[24,25,26,27,28]. 구조는 자유 표면에서 탄성 변형을 통해 GeSn 층의 압축 변형을 완화할 수 있을 뿐만 아니라 GeSn과 주변 매질(공기) 사이의 강한 굴절률 대비로 인해 마이크로디스크 가장자리 근처에 광학 모델을 제한할 수 있습니다. -갤러리 모드 [16, 25]. 지금까지 성장 후 광학 리소그래피와 2차원 GeSn 필름의 하향식 식각을 통해 GeSn 마이크로디스크를 제조하는 방법은 한 가지만 보고되었습니다[16, 24, 29, 30]. 그러나 공정은 성장 후 에칭 공정 동안 열적 ​​불일치 효과를 겪을 수 있으며, 이는 GeSn 마이크로디스크의 재료 품질 저하로 이어질 것입니다. 최근 P.Ponath et al. 고결정성 c의 선택적 영역 성장을 보고했습니다. -axis oriented BTO[31]는 GeSn 미세구조 제작에 영감을 주었습니다. 사전 패턴화된 SiO2에 마지막 단계에서 GeSn 마이크로디스크를 직접 증착함으로써 /Ge 기판 다음 희생 SiO2 다음에 Ge 기판을 선택적으로 에칭 제거 층 제거, 부유 GeSn 마이크로디스크는 기존의 복잡한 성장 후 에칭 공정 없이 제조될 수 있습니다. 이러한 방법은 실행 가능하다면 앞서 언급한 문제를 피할 수 있어 고품질의 변형 완화 GeSn 미세 구조를 얻을 수 있습니다. 또한, 특히 레이어의 정확한 두께 제어가 필요한 복잡한 장치 구조의 3차원 통합에 대해 높은 정확도와 좋은 종횡비로 임의의 패턴을 달성할 수 있는 매우 유망한 방법이기도 합니다.

이 논문에서 GeSn 마이크로디스크 구조는 새로운 방법으로 성공적으로 제작되었다. 선택적 에피택시 성장과 선택적 습식 에칭의 간단한 단계를 결합하여 GeSn 마이크로 디스크를 준비한 것은 이번이 처음입니다. GeSn 에피층의 두께, Sn 농도 및 결정 품질은 고해상도 투과 전자 현미경(HRTEM) 및 이차 이온 질량 분석(SIMS)으로 특성화되었습니다. 주사 전자 현미경(SEM)과 마이크로 라만 분광법(μ-Raman)을 사용하여 제작된 GeSn 마이크로 디스크의 미세 구조에 대한 통찰력을 얻었습니다. 실온(RT) μ-Raman 결과는 나머지 Ge 받침대의 치수가 다른 마이크로디스크가 변형 완화의 정도가 다름을 보여줍니다. 마이크로디스크의 압축 변형은 적절한 조건에서 거의 완전히 이완됩니다. GeSn 자체를 에칭할 필요 없이 마이크로디스크를 제조하는 이 방법은 이완된 고품질 GeSn 및 기타 재료 나노구조를 얻는 데 유리합니다.

방법

자료

Ge 웨이퍼는 AXT 사에서 구입했습니다. 아세톤, 이소프로필 알코올, 불화수소산, 에틸 알코올, 과산화수소, 암모니아 수용액 및 수산화칼륨은 Sinopharm Chemical Reagent(중국)에서 공급했습니다. 탈이온화 H2 O(18.2 MΩ·cm)는 한외여과 시스템(Milli-Q, Millipore, Marlborough, MA)에서 얻었습니다.

패턴화된 Ge 기질의 준비

Ge(001) 웨이퍼(n형, 0.025–0.031 Ωcm)를 먼저 아세톤과 이소프로필 알코올에 3분 동안 담근 다음 희석된 불화수소산 용액(HF:H2 O =1:20) RT에서 20초 동안. 그 다음 탈이온화된 H2를 실행하여 헹구었습니다. O (DI–H2 영형). 세척 절차가 중요합니다. 특히 HF 처리를 통해 기본 산화물 층을 벗겨내고 Ge 표면이 깨끗하고 다음 SiO2와 밀접하게 접촉하도록 합니다. 층. 이 경우 리프트 오프 프로파일은 Si/SiO2의 증착에 의해 달성됩니다. 복합층. 그런 다음 건조 N2을 불어서 웨이퍼를 건조했습니다. 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)의 초고진공(UHV) 챔버에 빠르게 로드하고 300°C에서 20분 동안 어닐링하여 완전히 가스를 제거합니다. 그런 다음 300 nm SiO2 도 1a에 도시된 바와 같이 PECVD에 의해 동일한 온도에서 증착된 후 RT에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 50nm 도핑되지 않은 다결정 Si가 증착되었다. Si/SiO2의 원형 개구부 복합 층은 표준 포토리소그래피 기술(그림 1b)과 2단계 에칭 공정(그림 1c, d)을 사용하여 패턴화됩니다.

<그림>

매달린 GeSn 마이크로디스크 제작을 위한 단면 개략도

구체적으로, Si/SiO2를 패턴화하기 전에 /Ge 웨이퍼, 웨이퍼는 아세톤, 에틸 알코올 및 DI-H2로 세척되었습니다. O, N2로 불어 건조 그리고 90도 오븐에서 미리 구워줍니다. 그 후, AZ5214 포토레지스트를 스핀코터를 이용하여 4000 r/min의 속도로 30초 동안 스핀코팅한 후 핫플레이트에 올려 90 °C에서 2분간 소프트 베이킹하였다. 그런 다음 제판기(Heidelberg, uPG501)를 사용하여 Si/SiO2에 원형 패턴 어레이를 생성했습니다. /G 스택. 원형 패턴은 서로 5μm 간격으로 고정되며 직경은 3~5μm입니다. 그런 다음 패턴을 바닥 SiO2로 옮겼습니다. 2단계 에칭으로 층을 형성합니다. CF4의 혼합 가스를 사용한 반응성 이온 에칭에 의한 이방성 건식 에칭 및 O2 Si/SiO2를 에칭하기 위해 처음 사용되었습니다. 층 및 약 20 nm SiO2로 정지 왼쪽. 그런 다음 포토레지스트를 용해하고 실온에서 희석된 HF를 사용한 습식 에칭을 사용하여 왼쪽 SiO2를 제거했습니다. 원형 개구부의 게르마늄을 노출시키고 정의된 폴리실리콘 가장자리 아래에서 측면으로 에칭하여 리프트 오프에 원하는 프로파일인 돌출부를 생성합니다.

GeSn 성장 및 마이크로디스크 제작

GeSn 박막 증착을 위해 기본 압력이 2 × 10 −10 인 고체 소스 MBE 시스템(Riber SSC) Torr가 사용되었습니다[32]. 고순도 고체 소스를 사용하는 전자빔 증발기 및 열분해 BN 유출 셀은 MBE 시스템에서 Ge 및 Sn 증발을 위해 장착됩니다. 석영 크리스탈 모니터를 사용하여 증착 속도를 보정했습니다. 패터닝된 기판을 UHV 시스템에 로드하기 전에 기판을 O2 드라이 에칭에 의해 유도된 유기 잔류물을 제거하기 위한 플라즈마. 아세톤, 이소프로필 알코올 및 희석된 HF로 헹군 후 기판을 GeSn 성장을 위해 MBE 챔버로 옮겼습니다. 450°C에서 15분 동안 열 탈착 후, Ge 성장 속도로 0.5Å s -1 의 GeSn 합금 층 성장을 위해 기판을 150°C로 제자리 냉각했습니다. 및 도펀트 소스로서 제어된 Sn 플럭스. 이 성장 온도는 Sn 표면 편석을 효율적으로 억제하기에 충분히 낮습니다. 산화를 방지하기 위해 최종적으로 동일한 온도에서 10nm Ge cap layer를 증착하였다.

성장 후, 공칭 Sn 농도가 4%와 10%인 GeSn 합금이 마이크로디스크 제조에 사용됩니다. 다음 에칭으로부터 GeSn 층을 보호하기 위해 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 추가 30nm 두께의 폴리실리콘 층을 RT에서 샘플 상단에 증착했습니다. 그런 다음 희생 SiO2 층은 희석된 HF(1:1)를 사용하여 제거되었으며, 이는 또한 오버레이되는 폴리실리콘 층과 그 위에 증착된 GeSn 필름의 제거로 이어집니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이 SiO2 이후에 고립된 원형 GeSn 메사가 드러났습니다. 레이어가 제거되었습니다. 그러나 원형 메사의 주변은 너무 매끄럽지 않아 광학 제한 효과에 좋지 않습니다. 예상치 못한 상황은 바닥 SiO2 가장자리의 GeSn 증착으로 인해 발생합니다. 바닥 SiO2의 불충분한 측면 에칭으로 인해 발생하는 층 비정규각(30°) 증착. 결과적으로, 선택적 습식 에칭의 간단한 단계는 RT에서 원형 메사를 언더컷하여 정지된 GeSn 마이크로디스크 구조를 생성합니다. 선택적 에칭액(APM)은 H2로 구성됩니다. O2 (31 중량%), NH4 OH(28중량%) 및 DI-H2 2:0.5:80의 부피비를 갖는 O [30]. 마지막으로, KOH에 의해 상부 보호 폴리실리콘 층을 제거하였다. 공정 단계의 개략도는 그림 1e–i에 나와 있습니다.

<그림>

섀도우 마스크 제거 후 분리된 5μm 직경 GeSn 원형 메사의 평면도 SEM 이미지

GeSn 마이크로디스크를 제조하는 방법에서 최종 선택적 습식 에칭은 Sn 농도가 다른 GeSn 재료에 대한 에칭 속도가 다르기 때문에 중요합니다. Ge1−x에 대한 Ge의 에칭 선택도 Snx Sn 농도에 따라 달라집니다. GeSn의 Sn 농도가 높을수록 SnOy의 표면 커버리지가 높아집니다. 개발될 것이다[33]. 이것은 GeSn의 습식 에칭 속도를 감소시키고 GeSn에 비해 Ge의 더 높은 에칭 선택도로 이어질 것이다. 이전 연구에서는 H2 O2 기반 습식 에칭(H2 O2 :NH4 오:H2 O =2:0.5:80), 이 작업과 동일하게 Ge0.928보다 Ge의 에칭 선택도를 달성합니다. Sn0.072 9:1 ​​[30].

결과 및 토론

그림 3a는 상부 폴리실리콘 층이 없는 직경 5μm GeSn 원형 메사의 단면 TEM 현미경 사진을 보여줍니다. 그림 3b, c는 각각 GeSn/Ge 계면과 GeSn 층의 중간 영역에 해당하는 영역 A와 B에 대한 고해상도 TEM(HRTEM) 현미경 사진입니다. GeSn 층의 막 두께는 섀도우 마스크의 두께보다 약 250nm 낮습니다(그림 3a). 그림 3b에서 볼 수 있듯이 결함은 주로 30nm 두께의 GeSn/Ge 계면에 국한되어 다음과 같은 단결정 GeSn 성장을 초래합니다. 영역 B의 HRTEM 이미지는 GeSn 층의 명확한 격자 무늬를 보여주며, 이는 합금이 매우 결정질이며 영역 B의 고속 푸리에 변환(FFT) 패턴이 그림 3c에 표시된 것처럼 GeSn의 회절 패턴과 잘 일치함을 나타냅니다. 또한 GeSn 합금의 Sn 농도를 확인하기 위해 그림 3a의 삽입도와 같이 SIMS 측정을 완료하였다. Sn 농도는 약 10%의 공칭 값과 일치하는 9.8 ± 0.5%입니다. 그 외에도 Sn 원자의 분포는 As-grown GeSn 필름의 깊이 프로파일에서 매우 균일합니다.

<그림>

상부 폴리실리콘 층이 없는 직경 5μm GeSn 원형 메사의 단면 TEM 이미지. 삽입:GeSn 층의 SIMS 깊이 프로파일. GeSn/Ge 인터페이스의 고해상도 TEM 이미지(영역 A). GeSn 층의 중간 영역(영역 B)에 대한 고해상도 TEM 이미지. 삽입:영역 B의 FFT 패턴

샘플의 표면 구조는 SEM에 의해 연구되었습니다. 그림 4a는 5μm 직경 Ge0.96의 평면도 SEM 이미지를 보여줍니다. Sn0.04 실온에서 APM 용액에 의한 510초 선택적 습식 에칭 후 원형 메사. 화학 물질 노화의 영향을 피하기 위해 실험 직전에 에칭제를 준비해야 한다는 점을 언급해야 합니다. SEM 이미지는 Ge 기판뿐만 아니라 GeSn 메사의 일부가 식각되어 제거되었음을 나타냅니다. Ge0.96에 대한 디스크 구조 형성 실패 Sn0.04 합금은 Sn의 농도가 낮기 때문에 GeSn에 비해 Ge의 에칭 선택도가 낮습니다. Ge0.96과 대조적으로 Sn0.04 샘플에서 9.8%의 더 높은 Sn 농도를 가진 5μm 직경의 GeSn 원형 메사 샘플도 APM에 의해 RT에서 에칭되었습니다. 도 4b에 도시된 바와 같이, c. c, Ge0.902에 대해 마이크로디스크 구조가 성공적으로 형성되었습니다. Sn0.098 510초 습식 에칭 후 합금. 이전에 Han et al. [30] 그들이 부분적으로 매달린 Ge0.928를 조작했다고 보고했습니다. Sn0.072 H2를 사용하여 약 1.2μm 언더컷이 있는 마이크로디스크(5μm 치수) O2 7:1의 선택성을 가진 기반 습식 에칭. 그러나 선택적 습식 식각 후 식각액이 제거됨에 따라 부유 구조와 기판 사이에 발생하는 강한 모세관력으로 인해 디스크의 가장자리가 구부러지고 파단되어 방출된 마이크로디스크 구조가 기판과 접촉하게 됩니다. 24]. 그러나 이 현상은 아래 Ge 받침대를 거의 완전히 제거하기 위해 선택적 에칭을 연장하더라도 우리의 실험에서는 발생하지 않습니다. 이것은 더 높은 에칭 선택도와 약 250nm의 더 두꺼운 GeSn 층으로 설명될 수 있습니다. 흥미롭게도, 받침대는 선택적 습식 에칭 프로세스 동안 방향 종속 측면 에칭 속도로 인해 발생할 수 있는 다른 방향의 예상치 못한 면을 보여줍니다.

<그림>

선택적 습식 에칭 후 SEM 이미지. 5μm 직경 Ge0.96 Sn0.04 510초 에칭 후 원형 메사. , 5μm 직경 Ge0.902 Sn0.098 510초 에칭 후 원형 메사

또한, 선택적 식각 시간을 조절하여 다양한 직경의 Ge 받침대를 가진 마이크로디스크를 제작하였다. 그림 5a는 APM에서 에칭 시간의 함수로 남은 Ge 받침대의 직경을 보여줍니다. 오차 막대는 동일한 샘플에 있는 5개의 서로 다른 마이크로디스크 데이터의 표준 편차를 나타냅니다. 유사한 선 경향은 Ge의 에칭 속도가 Ge0.902에 대해 대략 동일함을 나타냅니다. Sn0.098 직경이 3μm와 5μm가 다른 디스크는 Ref.의 에칭 속도 값과 일치합니다. [30]. 또한, GeSn 마이크로디스크를 세워두기 위한 Ge 받침대의 최소 직경은 약 300nm입니다. 매달린 GeSn 마이크로디스크는 Ge 받침대가 더 작아지면 강력한 모세관력에 의해 당겨집니다.

<그림>

3μm(녹색 점선) 및 5μm(파란색 점선) 직경 Ge0.902에 대한 선택적 습식 에칭 시간의 함수로서의 Ge 받침대의 직경 Sn0.098 디스크. 5μm Ge0.902의 직경을 따라 수행된 라만 이동 라인 스캔 측정 Sn0.098 메사(녹색 점) 및 직경 2μm Ge 받침대(보라색 점) 및 직경 300nm Ge 받침대(파란색 점)가 있는 마이크로디스크

GeSn 마이크로 디스크의 탄성 변형 분포를 조사하기 위해 약 600 nm의 스폿 크기로 여기를 위해 633 nm 레이저를 사용하여 5 μm 직경 디스크에서 RT에서 μ-Raman을 수행했습니다. 레이저 출력은 열 효과를 최소화하기 위해 최대 출력(15mw)의 1%에 불과하며[34], GeSn 필름에서 여기 레이저의 침투 깊이는 약 50 nm[26]입니다. 스펙트럼을 Lorentzian 함수로 피팅하여 라만 이동을 측정했습니다.

그림 5b는 Ge0.902에 대한 1차원 라만 라인 스캔을 보여줍니다. Sn0.098 미세구조. (1) 언더컷이 없는 5μm 직경 메사의 경우 Ge-Ge LO 포논 모드와 관련된 라만 피크가 메사의 중심에서 가장자리로 더 낮은 파수로 명백하게 이동하고 큰 라만 이동은 다음을 나타냅니다. GeSn 메사에는 큰 압축 변형이 있습니다. (2) 직경 2μm Ge 받침대가 있는 직경 5μm 마이크로디스크의 경우 Ge-Ge LO 포논 모드와 관련된 라만 피크가 디스크 중심에서 가장자리로 더 낮은 파수로 분명히 이동하여 고정으로 인한 변형 구배를 나타냅니다. 비교적 큰 Ge 받침대에. 그리고 2μm 직경의 받침대가 있는 5μm GeSn 마이크로디스크는 여전히 주변에서 일정량의 압축 변형을 유지합니다. (3) 5μm Ge0.902의 직경을 따라 측정된 Ge-Ge 피크 위치 Sn0.098 300nm 직경의 Ge 받침대가 있는 마이크로디스크는 일관성을 유지하고 명백하게 감소된 라만 이동이 있습니다. 따라서 좁은 Ge 받침대(직경 약 300nm)가 있는 디스크는 완전히 이완될 것으로 예상됩니다.

그림 6에서 직경 5μm Ge0.902의 일반적인 라만 산란 스펙트럼을 보여줍니다. Sn0.098 300 nm 직경 Ge 받침대가 있는 마이크로 디스크. 디스크의 경우 라만 스펙트럼은 292.4cm −1 의 주파수에서 비대칭 피크를 나타냅니다. Ge-Ge LO 모드에 해당합니다. 5μm 직경 메사와 기준 벌크 Ge(001) 기판에 대해 기록된 라만 스펙트럼도 비교를 위해 표시됩니다. 언더컷 후 라만 이동을 지우십시오(− 6.3 cm −1 ) Ge-Ge 피크의 9.8% Sn 마이크로디스크에서 관찰될 수 있습니다. 반도체 합금의 라만 주파수 이동은 주로 변형률과 조성에 의해 영향을 받기 때문입니다. 이전의 라만 연구[33, 35,36,37]는 GeSn에서 Ge-Ge LO 포논 모드의 라만 이동이 Sn 농도 x의 함수로 표현될 수 있음을 보여주었습니다. Sn 면내 이축 변형률 ε 다음 식. (1):

<그림>

5μm Ge0.902의 라만 스펙트럼 비교 Sn0.098 직경 300nm Ge 받침대, 5μm Ge0.902가 있는 마이크로디스크 Sn0.098 참고로 직경 메사와 벌크 Ge 기판. 삽입:라만 스펙트럼의 확대 보기. Ge-Sn 피크는 약 260cm −1 에서도 관찰할 수 있습니다. , Ge 받침대의 직경이 감소함에 따라 하향 이동

$$ \델타 \오메가 ={\오메가}_{\mathrm{Ge}\mathrm{Sn}}-{\오메가}_{\mathrm{Ge}}=\mathrm{A}\cdotp {x}_{ \mathrm{Sn}}+\mathrm{B}\cdotp {\varepsilon}_{\parallel } $$ (1)

여기서 ω GeSn 그리고 ω 는 GeSn 및 벌크 Ge에서 각각 Ge-Ge LO 포논 모드의 피크 위치이고 A 및 B는 계수입니다.

메사와 디스크에 대한 Ge-Ge LO 라만 피크는 − 1.4cm −1 의 이동을 보여줍니다. 및 - 7.7cm −1 벌크 Ge 피크와 비교(300.1cm −1 ). 이전 실험 결과로부터 계수를 취함으로써[37], 면내 이축 얼룩의 값 ε 성장한 GeSn 메사의 경우 − 1.18%로 계산됩니다. 제작된 마이크로디스크의 경우 면내 이축 얼룩 ε 는 거의 0과 같으며 마이크로 디스크의 거의 완전한 변형 완화를 확인합니다. Ge1-x의 최근 이론적 계산에 따르면 Snx 전자 밴드 구조 [38], 성장한 Ge0.902 Sn0.098 레이어는 밴드갭 에너지가 약 0.56eV인 간접 밴드갭 물질이며 완전히 이완된 Ge0.902 Sn0.098 마이크로디스크는 밴드갭 에너지가 0.50 eV인 직접적인 밴드갭 물질입니다.

결론

결론적으로, GeSn 마이크로 디스크는 선택적 에피택시 성장과 선택적 습식 에칭 공정을 결합하여 성공적으로 제작되었습니다. HRTEM 및 SEM을 통해 GeSn 합금의 결정성이 높고 GeSn 마이크로디스크 구조가 간단한 선택적 습식 식각으로 쉽게 형성됨을 확인하였다. μ-Raman 측정은 GeSn 마이크로디스크의 변형 완화가 더 작은 Ge 받침대에서 동시에 감소하는 기계적 제약으로 인해 Ge 받침대 직경이 감소함에 따라 더 커질 것임을 보여줍니다. 그리고 마지막으로 이 보다 비용 효율적인 방법으로 고품질의 완전한 변형 완화 GeSn 마이크로디스크를 얻을 수 있었습니다. 제조 공정은 또한 측면 양자 크기 효과가 중요해질 때까지 더 작은 GeSn 메사 크기를 달성하고 미래의 Si 호환 광자 및 전자를 위한 GeSn 양자점, GeSn 나노 메쉬 및 GeSn 나노와이어와 같은 다른 GeSn 나노 구조를 얻는 매우 유망한 방법입니다. 장치 응용 프로그램.

데이터 및 자료의 가용성

이 작업의 결과를 뒷받침하는 데이터는 합당한 요청이 있는 경우 교신저자에게 제공됩니다.

약어

APM:

암모니아 과산화물 혼합물(습식 에칭제)

FFT:

빠른 푸리에 변환

HRTEM:

고해상도 투과전자현미경

MBE:

분자빔 에피택시

PECVD:

플라즈마 강화 화학 기상 증착

RT:

실내 온도

SEM:

주사전자현미경

SIMS:

2차 이온 질량 분석기

μ-라만:

마이크로 라만 분광법


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