Molecular Beam Epitaxial Growth of GaAs on Silicon Substrate

실리콘 기판위에 분자선속법으로 생장한 GaAs 에피층

Molecular beam epitaxial growth of GaAs on Si substrate and the results on its analysis are reported. Epitaxy was performed on two different types of the substrate under various grwth conditions, and was analyzed by scanning and transmission electron microscopes, X-ray diffractometer, photoluminescence and Hall measurements. GaAs epitaxial layer has better crystalline quality when it was grown on a tilt-cut substrate. The stress seems to be releaxed more easily when multi-quantum well was introduced in the buffer layer. The epilayer was doped unintentionally with Si during growth due to the diffusion of the substrate. Also observed is that the quantum efficiency of excitonic radiative recombination of the heteroepitaxy is not as good as that of the homoepitaxy in the same doping level.

분자선속 방법으로 실리콘 기판위에 GaAs의 에피층을 생장하고, 이를 분석한 결과를 보고한다. 두 종류의 실리콘 기판에 생장 조건을 다르게 한 시료를 준비하고, SEM, TEM, X-ray회절, PL, Hall 등의 방법으로 분석하였다. 결정면에서 약간 기울여 절삭한 기판에 이단계 성장법으로 성장한 에피층이 보다 좋은 결정 구조를 갖으며, multi-quantum well buffer layer를 삽입하는 것이 stress 해소 등에 도움이 된다. 또 GaAs 에피층은 저절로 실리콘으로 doping이 되는데, exciton bound 에너지 준위를 통한 radiative recombination은 homoepitaxial GaAs 에피층보다 잘 일어나지 않는 것으로 관측되었다.