Growth and characterization of GaAs and AlGaAs with MBE growth temperature

MBE 성장온도에 따른 GaAs 및 AlGaAs의 전기광학적 특성

  • Seung Woong Lee (Semiconductor Materials Laboratory, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791, Korea) ;
  • Hoon Young Cho (Semiconductor Materials Laboratory, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791, Korea) ;
  • Eun Kyu Kim (Semiconductor Materials Laboratory, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791, Korea) ;
  • Suk-Ki Min (Semiconductor Materials Laboratory, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791, Korea) ;
  • Jung Ho Park (Department of Electronics Engineering, Korea University, Seoul 136-791, Korea)
  • Published : 1994.03.01

Abstract

GaAs and AlGaAs epi-layers were grown on semi-insulating (100) GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and their electrical and optical properties have been investigated by several measurements. In undoped GaAs, the p-type GaAs layers with the good surface morphology were obtained under the growth conditions of the substrate temperatures ranging from 570 to $585^{\circ}C$ and the $As_4$/Ga ratios from 17 to 22. In the samples with the growth rates of the ranges of $0.9~1.1 {\mu}m/h$, the impurity concentrations were in the ranges of $1.5{\times}10^{14}~5.6{\times}10^{14}cm^{-3}$ with the Hall mobilities of $590~410cm^2/V-s$. In the Si-doped GaAs, the n-type GaAs layers with low electro trap, only two hole deep levels were observed with uniform doping profiles (<1%). AlGaAs layers with good surface morphology and crystallinity were grown under an optimum condition of the substrate temperature, $600^{\circ}C $. 8 deep level defects were observed between 0.17~0.85eV in undoped AlGaAs layers.

분자선에피택시(molecular beam epitaxy)법을 이용하여 GaAs 및 ALGaAs layer를 undoped 반절연(100) GaAs 기판위에 성장하였고, 최적의 성장온도와 성장된 시료에 대한 전기적 및 광학적 특성을 조사 하였다. Undoped GaAs층의 성장에 있어서는 측정결과로 부터 As/Ga의유속비가 약 20, 성장온도가 $570^{\circ}C$일때 12K에서의 Photoluminescence 반폭치(FWHM)가 1.14meV인 결정성이 좋은 시료가 얻어졌으며, p형으로서 carrier 농도가 $1.5{\times}10^{14}cm^{-3}$ 미만이고, Hall 이동도가 300K에서 $579cm^2/V-s$인 양질의 에피층이 얻어졌다. 또한 이들 시료에서는 ODLTS, DLTS측정으로 부터 2개의 hole형 깊은 주위만이 관측되었다. Undoped AlGaAs층의 성장에 있어서는 As/(Ga+Al)의 유속비가 20이고 $60^{\circ}C$의 성장온도에서 표면 morphology와 결정성이 좋은 시료를 성장할 수 있었으며, 0.17~0.85eV에서 8개의 깊은 준위가 관측되엇다. Si이 도핑된 AlGaAs 층의 경우, PL 스펙트럼으로 부터 Si의 도핑효과를 관측할 수 있었으며, Hall 측정으로부터 300K에서 $1.5{\times}10^{16}cm^{-3}$일 때 Hall 이동도가 $2547cm^2/V-s$인 시료를 얻을 수 있었다.

Keywords