Моделювання рентґенодифракційних спектрів від структур з множинними квантовими ямами AlN/GaN на AlN(0001) із врахуванням шерсткости та варіяції товщини шарів за глибиною

О. І. Любченко, В. П. Кладько

Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна

Отримано: 06.04.2018. Завантажити: PDF

В роботі проведено детальну аналізу структур із множинними квантовими ямами (МКЯ) AlN/GaN, вирощених на підкладинках AlN(0001). Було досліджено вплив шерсткости та зміни товщини шарів структури з МКЯ по глибині на 2$\theta‒\omega$-скани, виміряні в Бреґґовій геометрії дифракції для симетричних рефлексів. Показано, що зміна товщини квантових ям і бар’єрів по глибині приводить до асиметричного розширення сателітних піків МКЯ на 2$\theta‒\omega$-сканах. Шерсткість спричинює симетричне розширення піків, що уможливлює розрізнити вплив цих ефектів. Розглянуто кілька причин асиметричного розширення сателітних піків: зміну товщини періоду, зміну середнього параметра ґратниці періоду, який залежить від співвідношення товщин шарів періоду, та їх комбінації. Ефективність розробленої методи показано шляхом числового моделювання рентґенівських спектрів.

Ключові слова: динамічна дифракція X-променів, множинні квантові ями, зміна товщини по глибині, комп’ютерне моделювання, надґратниця.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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