Моделирование рентгенодифракционных спектров от структур с множественными квантовыми ямами AlN/GaN на AlN(0001) с учётом шероховатости и вариации толщины слоёв по глубине

А. И. Любченко, В. П. Кладько

Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

Получена: 06.04.2018. Скачать: PDF

В работе предложен детальный рентгенодифракционный анализ структур с множественными квантовыми ямами (МКЯ) AlN/GaN, выращенными на подложках AlN(0001). Было исследовано влияние шероховатости и вариации толщины слоёв квантовых ям и барьеров на 2$\theta‒\omega$-сканы, полученные в геометрии отражения по Брэггу для симметричных рефлексов. Показано, что наличие вариации толщины слоёв AlN и GaN по глубине приводит к появлению асимметрии сателлитных пиков МКЯ на 2$\theta‒\omega$-сканах. Наличие шероховатости приводит к симметричному расширению сателлитных пиков, что позволяет разделить влияние этих эффектов. Рассмотрено несколько причин асимметричного расширения сателлитных пиков: изменение толщины периода, изменение среднего параметра решётки периода, который зависит от соотношения толщин слоёв в периоде, и их комбинации. Эффективность разработанного метода показана с помощью численного моделирования.

Ключевые слова: динамическая дифракция рентгеновских лучей, множественные квантовые ямы, изменение толщины по глубине, компьютерное моделирование, сверхрешётка.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i06/0759.html

PACS: 61.05.cc, 61.05.cp, 68.35.Ct, 68.65.Ac, 68.65.Cd, 68.65.Fg, 81.05.Ea


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. A. Kaminska, P. Strak, J. Borysiuk, K. Sobczak, J. Z. Domagala, M. Beeler, E. Grzanka, K. Sakowski, S. Krukowski, and E. Monroy, J. Appl. Phys., 119, No. 1: 015703 (2016). Crossref
  2. X. Li, D. G. Zhao, D. S. Jiang, J. Yang, P. Chen, Z. S. Liu, J. J. Zhu, W. Liu, X. G. He, X. J. Li, F. Liang, J. P. Liu, L. Q. Zhang, H. Yang, Y. T. Zhang, G. T. Du, H. Long, and M. Li, Chinese Phys. B, 26, No. 1: 017805 (2017). Crossref
  3. W. Liu, D. G. Zhao, D. S. Jiang, P. Chen, Z. S. Liu, J. J. Zhu, M. Shi, D. M. Zhao, X. Li, J. P. Liu, S. M. Zhang, H. Wang, and H. Yang, J. Alloys Compd., 625: 266 (2015). Crossref
  4. P. M. McBride, Q. Yan, and C. G. Van De Walle, Appl. Phys. Lett., 105, No. 8: 083507 (2014). Crossref
  5. J. Piprek and Z. M. Simon Li, Appl. Phys. Lett., 102, No. 2: 023510 (2013). Crossref
  6. X. C. Wei, L. Zhang, N. Zhang, J. X. Wang, and J. M. Li, MRS Adv., 1, No. 2: 197 (2016). Crossref
  7. A. Kaminska, D. Jankowski, P. Strak, K. P. Korona, M. Beeler, K. Sakowski, E. Grzanka, J. Borysiuk, K. Sobczak, E. Monroy, and S. Krukowski, J. Appl. Phys., 120, No. 9: 095705 (2016). Crossref
  8. M. Beeler, C. Bougerol, E. Bellet-Amalric, and E. Monroy, Appl. Phys. Lett., 103, No. 9: 091108 (2013). Crossref
  9. H. MacHhadani, Y. Kotsar, S. Sakr, M. Tchernycheva, R. Colombelli, J. Mangeney, E. Bellet-Amalric, E. Sarigiannidou, E. Monroy, and F. H. Julien, Appl. Phys. Lett., 97, No. 19: 191101 (2010). Crossref
  10. M.-M. Liang, G.-E. Weng, J.-Y. Zhang, X.-M. Cai, X.-Q. Lü, L.-Y. Ying, and B.-P. Zhang, Chin. Phys. B, 23, No. 5: 054211 (2014). Crossref
  11. M. Beeler, E. Trichas, and E. Monroy, Semicond. Sci. Technol., 28, No. 7: 074022 (2013). Crossref
  12. H. Machhadani, P. Kandaswamy, S. Sakr, A. Vardi, A. Wirtmüller, L. Nevou, F. Guillot, G. Pozzovivo, M. Tchernycheva, A. Lupu, L. Vivien, P. Crozat, E. Warde, C. Bougerol, S. Schacham, G. Strasser, G. Bahir, E. Monroy, and F. H. Julien, New J. Phys., 11, No. 12: 125023 (2009). Crossref
  13. P. K. Kandaswamy, F. Guillot, E. Bellet-Amalric, E. Monroy, L. Nevou, M. Tchernycheva, A. Michon, F. H. Julien, E. Baumann, F. R. Giorgetta, D. Hofstetter, T. Remmele, M. Albrecht, S. Birner, and L. S. Dang, J. Appl. Phys., 104, No. 9: 093501 (2008). Crossref
  14. H. Rhan, U. Pietsch, S. Rugel, H. Metzger, and J. Peisl, J. Appl. Phys., 74, No. 1: 146 (1993). Crossref
  15. O. Kolomys, B. Tsykaniuk, V. Strelchuk, A. Naumov, V. Kladko, Y. I. Mazur, M. E. Ware, S. Li, A. Kuchuk, Y. Maidaniuk, M. Benamara, A. Belyaev, and G. J. Salamo, J. Appl. Phys., 122, No. 15: 155302 (2017). Crossref
  16. H. V. Stanchu, A. V. Kuchuk, M. Barchuk, Y. I. Mazur, V. P. Kladko, Z. M. Wang, D. Rafaja, and G. J. Salamo, Cryst. Eng. Comm., 19, No. 22: 2977 (2017). Crossref
  17. J. Gaca and M. Wojcik, Appl. Phys. Lett., 65, No. 8: 977 (1994). Crossref
  18. S. B. Kryvyi, P. M. Lytvyn, V. P. Kladko, H. V. Stanchu, A. V. Kuchuk, Y. I. Mazur, G. J. Salamo, S. Li, P. P. Kogutyuk, and A. E. Belyaev, J. Vac. Sci. Technol. B: Nanotechnol. Microelectron., 35, No. 6: 062902 (2017). Crossref
  19. A. Chandolu, S. Nikishin, M. Holtz, and H. Temkin, J. Appl. Phys., 102, No. 11: 114909 (2007). Crossref
  20. P. F. Fewster, V. Holy, and N. L. Andrew, Mater. Sci. Semicond. Process., 4, No. 6: 475 (2001). Crossref
  21. R. N. Kyutt, A. Y. Khil’ko, and N. S. Sokolov, Phys. Solid State, 40, No. 8: 1417 (1998). Crossref
  22. V. Kladko, A. Kuchuk, P. Lytvyn, O. Yefanov, N. Safriuk, A. Belyaev, Y. I. Mazur, E. A. DeCuir, M. E. Ware, and G. J. Salamo, Nanoscale Res. Lett., 7, No. 1: 289 (2012). Crossref
  23. A. Sanz-Hervás, M. Aguilar, J. L. Sánchez-Rojas, A. Sacedón, E. Calleja, E. Muñoz, C. Villar, E. J. Abril, and M. López, J. Appl. Phys., 82, No. 7: 3297 (1997). Crossref
  24. V. I. Punegov, Phys. Status Solidi (a), 136, No. 1: 9 (1993). Crossref
  25. S. Takagi, Acta Crystallogr., 15, No. 12: 1311 (1962). Crossref
  26. S. Takagi, J. Phys. Soc. Japan., 26, No. 5: 1239 (1969). Crossref
  27. D. Taupin, Bull. Soc. Franc. Mineral. Crystallogr., 7, No. 87: 469 (1964).
  28. R. Zaus, J. Appl. Crystallogr., 26, No. 6: 801 (1993). Crossref
  29. Y. Kotsar, B. Doisneau, E. Bellet-Amalric, A. Das, E. Sarigiannidou, and E. Monroy, J. Appl. Phys., 110, No. 3: 033501 (2011). Crossref
  30. E. Bellet-Amalric, C. Adelmann, E. Sarigiannidou, J. L. Rouvière, G. Feuillet, E. Monroy, and B. Daudin, J. Appl. Phys., 95, No. 3: 1127 (2004). Crossref
  31. N. V. Safriuk, G. V. Stanchu, A. V. Kuchuk, V. P. Kladko, A. E. Belyaev, and V. F. Machulin, Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron., 16, No. 3: 265 (2013). Crossref
  32. S. R. Lee, D. D. Koleske, M. H. Crawford, and J. J. Wierer, J. Cryst. Growth, 355, No. 1: 63 (2012). Crossref
  33. P. F. Fewster, J. Appl. Crystallogr., 21, No. 5: 524 (1988). Crossref
  34. W. J. Bartels and W. Nijman, J. Cryst. Growth, 44, No. 5: 518 (1978). Crossref
  35. D. J. Wallis, D. Zhu, F. Oehler, S. P. Westwater, A. Pujol, and C. J. Humphreys, Semicond. Sci. Technol., 28, No. 9: 094006 (2013). Crossref
  36. S. Stepanov and R. Forrest, J. Appl. Crystallogr., 41, No. 5: 958 (2008). Crossref
  37. N. J. Ekins-Daukes, K. Kawaguchi, and J. Zhang, Cryst. Growth Des., 2, No. 4: 287 (2002). Crossref
  38. O. Liubchenko, V. Kladko, and Oy. Gudymenko, Semicond. Physics, Quantum Electron. Optoelectron., 20, No. 3: 355 (2017). Crossref