Abstract
The GaAs epitaxial layers were grown on Si(100) substrates by molecular beam epitaxy (MBE) using the two-step method. The Si(100) substrates were cleaned with three different surface cleaning methods of vacuum heating, As-beam exposure, and Ga-beam deposition at the substrate temperature of $800^{\circ}C$ in the MBE growth chamber. Growth temperature and thickness of the GaAs epitaxial layer were $800^{\circ}C$ and $1{\mu}m$, respectively. The surface structure and properties were investigated by reflection high-energy electron diffraction (RHEED), AFM (Atomic force microscope), DXRD (Double crystal x-ray diffraction), PL (Photoluminescence), and PR (Photoreflectance). From RHEED, the surface structure of GaAs epitaxial layer grown on Si(100) substrate with Ga-beam deposition is ($2{\times}4$). The GaAs epitaxial layer grown on Si(100) substrate with Ga-beam deposition has a high quality.
분자선 에피택시 장비를 이용하여 두 단계 방법(two-step method)으로 Si (100) 기판 위에 GaAs 에피층을 성장하였다. Si 기판은 초고진공을 유지하고 있는 MBE 성장 챔버 속에서 세척 방법을 달리하여 Si 기판표면에 존재하는 불순물(산소, 탄소 등)을 제거하였다. 첫 번째는 Si 기판을 몰리브덴 히터를 사용하여 $800^{\circ}C$로 직접 가열하였다. 두 번째는 Si 기판 표면에 As 빔을 조사시켜 주면서 $800^{\circ}C$로 Si 기판을 가열하였다. 세 번째는 Si 기판 표면에 Ga을 증착한 후 Si 기판을 $800^{\circ}C$로 가열하였다. 이와 같은 세 가지 다른 조건으로 세척한 Si(100) 기판 위에 성장한 GaAs 에피층의 특성은 reflection high-energy electron diffraction (RHEED), atomic force microscope (AFM), double crystal x-ray diffraction (DXRD), photoluminescence (PL), photoreflectance(PR) 등으로 조사하였다. Ga 빔을 증착하여 세척한 Si 기판 위에 성장된 GaAs 에피층의 RHEED 패턴은 ($2{\times}4$) 구조를 가지고 있었다. Ga 빔을 증착하여 세척한 Si 기판 위에 성장된 GaAs 에피층이 가장 좋은 결정성을 가지고 있었다.
