 Æ W ¥ AlSb ì Ø Ëû s ޕ «ù p § “ Ó Þ” X ¢ GaSb/Si(001) U c lT c lç g Ë

° 

 Æ W ¥ AlSb ì Ø Ëû s ޕ «ù p §  “ Ó Þ” X ¢ GaSb/Si(001) U c lT c lç g Ë

{

¡* å # Ò ·  ™ »g ` @\ 8 ; · ƒ ‘ š: c ) > ·  ™ »' Ö <%
 ^∗

Ø 

æ z Œ ™@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , @ /„   305-764

-

!

H* å  . > ·  ¡< ‹ û B

ô

 ǀ ª œ@ /† < Ɠ § „  l „   ] j# Q> 8 £ ¤/ B N † < Æõ , î ß –í ß – 426-791



™ »* å g Y @ · T + ä  ÷ 7 B

ô

 Dz D G õ † < Æl Õ ü t" é ¶ F « Ñ/ B N † < Æõ , @ /„   305-701



™ » ö ¶ B~ ç ¡

× 

æ  Ò@ /† < Ɠ § & ñ ˜ Ð: Ÿ x’  † < Æõ , F K í ß – 312-702 (2006¸   5 Z 4 16{ 9  ~ à Î6 £ §)

Molecular Beam Epitaxy Z O `  ¦ s 6   x # Œ Si(001) l ó ø Í 0 A\  $ “ : r \ " f $ í  © œ  ) a · û ª“ É r AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x

` 

¦  6   x # Œ GaSb~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ % i  . AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x _  ³ ð€   x 9      © œÃ º    oü < $ í  © œ  ) a GaSb ~ à Ì} Œ • _

   & ñ $ í `  ¦ ¨ î  l  0 A # Œ reflection high-energy electron diffraction, atomic force microscope, high-resolution X-ray diffraction, transmission electron microscope\  ¦ y Œ •y Œ •  6   x % i  . AlSb ¢ - aØ  æ 8

£

x \ O s  f ” ] X  GaSb~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ % i `  ¦ M : 3 " é ¶ $ í  © œ`  ¦ ˜ Ð% i t ë ß – $ “ : r _  · û ª“ É r AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x`  ¦  6   x

% i `  ¦ M : Siõ  GaSb_  ] X ½ + Ë> €  \ " f_    † < Ê`  ¦ ×  ¦ # ŒÅ Ò# Q GaSb ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í † ¾ Ó © œ\  l # Œ† < Ê`  ¦ S X ‰

“

  % i  . œ íl  $ í  © œ r  Si(001)0 A\  Sb f  ¨ ‚ à Ì`  ¦ Ù þ ¡`  ¦ M : î ß – Ù þ ¡`  ¦ M : ˜ Ð  GaSb ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í s   8 a %

~6 £ §`  ¦  Ö  ¦  Q S X ‰ “   % i  .

PACS numbers: 61.72.Mm, 61.82.Fk, 68.35.Ct, 68.37.Lp Keywords: AlSb, GaSb, MBE, ¢ - aØ  æ8 £ x

I. " e  ] Ø

Sb\  ¦ l ì ø ÍÜ ¼– Ð   H b-d7 á ¤  o½ + ËÓ ü t ì ø ͕ ¸^ ‰  H Z  }“ É r „  



 s 1 l x • ¸ M :ë  H \  “ ¦5 Å q„   ™ è  6 £ x6   x s  0 p x “ ¦, a % v“ É r {

 ç ß –   Ó ü t| 9 s Ù ¼– Ð  © œ  © œ % ò % i _  F  g ™ è  6 £ x6   x ¢ ¸ô  Ç  0

p

x # Œ þ j   H ´ ú §s  ƒ  ½ ¨ ÷ &“ ¦ e ”   [1-3]. ¢ ¸ As >   o½ + ËÓ ü t ì

ø ͕ ¸^ ‰ü <_  s 7 á x] X ½ + ˽ ¨› ¸\ " f {  ç ß –  _  C \ P s  Type- a ½ ¨› ¸– Ð l ‘ : rÓ ü t$ í \  @ /K " f• ¸ ƒ  ½ ¨÷ &“ ¦ e ”   [4]. Õ ª Q

 # Œ Q  © œ& h \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦GaSb_  a % v“ É r  ½ ™× ¼Ì “ sõ  q ø ß –

  , V , “ É r €  & h _  $ í  © œ l Õ ü t # Q 9¹ ¡ § 1 p x Ü ¼– Ð “   # Œ ] jô  Ç

&

h

 ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &# Q M ® o  . s ü < ° ú  “ É r ë  H ] j\  ¦ F G4 Ÿ ¤ l  0 A K

 ° ú כ  “ ¦ € ª œ| 9 _  V , “ É r €  & h `  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” Ü ¼ 9 s p  | 9 

&

h  o l Õ ü t s  ´ ú §s  µ 1 ϲ ú ˜÷ &# Q e ”   H GaAs ü < Si l ó ø Í`  ¦ s  6

 

x # Œ GaSb ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr v   H ƒ  ½ ¨   õ [ þ t s  ˜ Г ¦ ÷ &

“

¦ e ” Ü ¼ 9 s   H l Õ ü t& h Ü ¼– Ð
  â ] j& h Ü ¼– Ð B Ä º Ä »6   x ½ + É

∗

E-mail: [email protected]

 כ

s   [5,6]. s  Qô  Ç s 7 á x] X ½ + ˽ ¨› ¸_  ~ à Ì} Œ •$ í  © œ\ " f 



© œ ×  æ כ ¹ô  Ç Â Òì  r“ É r $ í  © œ÷ &  H ~ à Ì} Œ •õ  l ó ø Í  s \ " f_    



 © œÃ º Ô  ¦{ 9 u \  _ K  µ 1 ÏÒ q t÷ &  H   † < Ê`  ¦ ×  ¦ # ŒÅ ҍ  H ¢ - aØ  æ8 £ x (buffer) _  % i ½ + És  . Si l ó ø Í 0 A\  GaSb ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ½ + É M

: ŠҖ Ð V , “ É r  ½ ™× ¼Ì “ s ç ß –  `  ¦ ° ú   H AlSb\  ¦ ¢ - aØ  æ8 £ x Ü ¼– Ð   6

 

x # Œ „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó © œr v “ ¦ e ”  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð   



 Ò& ñ ½ + Ës   H s 7 á x] X ½ + ˽ ¨› ¸ $ í  © œ r  $ “ : r $ í  © œZ O  ¢ - aØ  æ 8

£

x`  ¦  6   x €     & ñ $ í s  † ¾ Ó © œ  ) a    H ƒ  ½ ¨  õ  ˜ Г ¦  ) a



 e ”   [7,8]. ‘ : r  7 Hë  H \ " f  H Si(001) l ó ø Í 0 A\  · û ª“ É r 3 

"

é

¶ AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x`  ¦  6   x # Œ $ í  © œ  ) a GaSb ~ à Ì} Œ •_  : £ ¤$ í

`

 ¦ reflection high-energy electron diffraction (RHEED), atomic force microscope (AFM), high-resolution X-ray diffraction (HRXRD), transmission electron microscope (TEM) 1 p x Ü ¼– Ð › ¸  % i  .

-34-

Table 1. Structure of GaSb on Si(001) (a) without AlSb buffer after 5 minutes Sb

₄

soaking (b) with 3-dimensional (3D) AlSb buffer without Sb soacking and (c) with 3D AlSb buffer after 5 minutes Sb

₄

soaking.

Structure Sample A(a) Sample B(b) Sample C(c) GaSb 250 nm 250 nm 250 nm AlSb buffer 0 nm 5 nm 5 nm

Sb soaking 5 min. 0 min. 5 min.

Si(100)

II. ÷ m Ç] M ö X ê sV  õ m Í U ê s0 n É

‘

: r z  ´+ « >\   6   x ) a r « э  H molecular beam epitaxy (MBE)Z O Ü ¼– Ð ï  r q  % i  . ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr v l  „  \ Si l  ó

ø Í`  ¦ trichloroethylene, acetone, methanol, 7 £ x À ÓÃ º í  H Ü ¼

–

Ð Ä »l  [ j' ‘ `  ¦ % i Ü ¼ 9 Si ³ ð€  \  + þ A$ í  ) a  ƒ   í ß – o }

Œ

•`  ¦ ] j  l  0 A # Œ HF 6   xÓ  o`  ¦  6   x ô  Ç Ê ê N

2

Û ¼

–

Ð | › ¸ % i  . r « э  H 2 “  u  J ?s (  f . Ë  8\   © œ‚ Ã Ì # Œ

$ í

 © œz  ´\  V , “ ¦ Si\  z Œ ™ e ”   H ï ß –# Œ í ß – o} Œ •`  ¦ ] j  l  0

A # Œ l ó ø ͓ : r • ¸\  ¦ 900

^◦

C – Ð `  ¦  9 30ì  r ç ß – \ P  % i  .

AlSb ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr v l  „   l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦ 540

^◦

C – Ð ± ú  Æ

ғ ¦ Sb

4

(Sb)\  ¦ Si ³ ð€  \  f  ¨ ‚ Ã Ì ô  Ç Ê ê 5 nm ¿ ºa  AlSb

\

 ¦ ° ú  “ É r “ : r • ¸\ " f Sb/Al flux q \  ¦ 10 Ü ¼– Ð # Œ $ í  © œ 

%

i  . s M : AlSb ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œÖ  ¦“ É r œ í{ © œ 1 monolayerÜ ¼– Ð

% i  . AlSb ~ à Ì} Œ •“ É r 3 " é ¶ + þ AI – Ð $ í  © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s   H RHEED ½ ¨› ¸ x 9  AFM› ' a8 £ ¤ Ü ¼– Ð S X ‰ “   % i  . AlSb ~ à Ì} Œ • _

 3 " é ¶ $ í  © œ Ê ê 1 ì  r 1 l x î ß – l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦ Ä »t  €  " f 3 " é ¶ + þ A$ í `  ¦ î ß –& ñ  o r (   . Õ ª Ê ê l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦ 500

◦

C – Ð ? / 9 GaSb~ à Ì} Œ •`  ¦ 250 nm ¿ ºa – Ð ƒ  5 Å q $ í  © œ % i 



. s M : GaSb~ à Ì} Œ • $ í  © œÖ  ¦“ É r r ç ß –{ © œ 300 nm s  9 ~ à Ì} Œ •

$ í

 © œ r  1 × 10

⁻⁹

Torr _  ”  / B N`  ¦ Ä »t  % i  . s ü < ° ú  “ É r õ

& ñ `  ¦  u €  " f ‘ : r z  ´+ « >\ " f  H 3 > h_  r « Ñ\  ¦ Table 1 õ 

° ú

 s  ï  r q  % i  . AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  e ” t ë ß – Sb f  ¨ ‚ à Ì`  ¦  t

 · ú §“ É r r « Ñ Aü < Sb f  ¨ ‚ Ã Ì Ê ê AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  e ”   H  â Ä º ü

< \ O   H  â Ä º– Ð
¾ º# Q r « Ñ Bü < C – Ð y Œ •y Œ • ½ ¨ì  r % i  .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í ‚ º8 ý

Fig. 1(a) ü < (b)   H Si(001) l ó ø Í 0 A\  $ “ : r Ü ¼– Ð 5 nm

¿

ºa  AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x $ í  © œ r  [110] ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f $ í  © œr ç ß –\  @ /

# Œ RHEED ½ ¨› ¸ specula spot [ jl    oü < Si l ó ø Í\ 

@

/ # Œ AlSb ~ à Ì} Œ •_      © œÃ º    o\  ¦ › ¸ ô  Ç   õ  s  .

s

M : $ í  © œ“ : r • ¸ü < V/III c ”  q   H y Œ •y Œ • 540

^◦

C ü < 10 Ü ¼– Ð

% i Ü ¼ 9     © œÃ º    o  H ü <  s  ç ß –      o\  ¦ z  ´r ç ß –

Fig. 1. (a) the variation of intensity of specula spot and (b) lattice mismatch as a function of the AlSb growth time for a Sb/Al flux ratio of 10 at 540

^◦

C.

Ü

¼– Ð › ¸ ô  Ç   õ s  . RHEED   H MBE$ í  © œ r  z  ´r ç ß – Ü

¼– Ð ~ à Ì} Œ • þ j © œ8 £ x _  ³ ð€    © œI \  ¦ ì  r$ 3  ½ + É Ã º e ”   H  © œu 

–

Ð" f + þ AF  g ó ø Í\ 
 è ß –  r] X  © œ_  ½ ¨› ¸\     ~ à Ì} Œ •_  ³ ð

€

   © œI \  ¦ ¨ î  ½ + É Ã º e ”  . Fig. 1(a)  H Si l ó ø Í_  í ß – o }

Œ

•`  ¦ ] j  ô  Ç Ê ê Sb f  ¨ ‚ à Ìõ  AlSb $ “ : r $ í  © œ r  RHEED

½

¨› ¸_  specula spot [ jl     o\  ¦ › ¸ ô  Ç   õ s  .   õ 

\

" f ˜ Ð# ŒÅ Ò1 p w Sb f  ¨ ‚ à Ìõ & ñ \ " f  H Si ³ ð€  \  @ / # Œ y © œ

•

¸[ jl    o\  ¦ › ' a8 £ ¤ ½ + É Ã º \ O % 3  . s   H Sb  Si ³ ð€  \  3 " é ¶& h Ü ¼– Ð f  ¨ ‚ à Ìs  ÷ &€   y © œ• ¸[ jl   H í ß –ê ø Í\  _ K  y Œ ™™ è K

  
    o \ O   H  כ Ü ¼– Ð p À Ò# Q 2 " é ¶& h Ü ¼– Ð f  ¨

‚ Ã

Ì ì  r Ÿ í† < Ê`  ¦ ç ß –] X & h Ü ¼– Ð · ú ˜ à º e ”  . ¢ ¸ô  Ç 5ì  r 1 l x î ß – ³ ð

€

  y © œ• ¸[ jl \  ¦ › ¸ K • ¸    o \ O   H  כ Ü ¼– Ð ˜ Ð  Sb  î

ß –& ñ & h Ü ¼– Ð Si\  2 " é ¶& h Ü ¼– Ð   ½ + ˆ < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . $ 3 



ƒ   (zincblende) ½ ¨› ¸“   AlSb  H Al õ  Sb / B N Ä »  ½ + Ë`  ¦ + þ

A$ í # Œ „    u Ä ºg Ë >\  _ K  F G$ í `  ¦ ° ú >   ) a  .   " f

Al õ  Sb  H F G$ í \  _ K  Å Òl & h Ü ¼– Ð ì ø Í4 Ÿ ¤  ) a ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H



. q F G$ í Ó ü t| 9 “   Si(001) ³ ð€  “ É r Sb \  _ K  F G$ í  o ÷ &

“

¦ F G$ í Ó ü t| 9 “   AlSb œ íl  $ í  © œ`  ¦ î ß –& ñ  o r †   . t ë ß – Sb\  ¦ f  ¨ ‚ Ã Ì t  · ú §“ É r  â Ä º œ íl  $ í  © œ r  Al " é ¶  ü < Sb " é ¶



  H q F G$ í Ó ü t| 9 “   Siõ  Ô  ¦ ½ ©g Ë : >    ½ + Ë # Œ antiphase domains (APDs)`  ¦ + þ A$ í ô  Ç “ ¦ ˜ Г ¦÷ &“ ¦ e ”   [9,10]. s  ü

< ° ú  “ É r APDs  H AlSb  $ í  © œ÷ &€  " f  Òì  r& h Ü ¼– Ð Al-Alü <

Sb-Sb   ½ + Ë`  ¦ + þ A$ í antiphase boundary (APB)\  ¦ ë ß –[ þ t > 

÷

& 9 APB\ " f_    ½ + Ë \  -t   H Al-Sb  ½ + Ë \  -t  ˜ Ð



 B Ä º  Œ •l  M :ë  H \  ~ 1 >  = å S # Q| 9  à º e ”  .   ½ + Ë \  -t 

 B Ä º & h “ É r APB  H AlSb + þ A$ í r  e ” > ¿ ºa \  % ò † ¾ Ó`  ¦ Å

Ò# Q 2 " é ¶ $ í  © œ\ " f 3 " é ¶ $ í  © œÜ ¼– Ð    >  # Œ   & ñ

$ í

\  % ò † ¾ Ó`  ¦ ï  r  . ô  Ǽ #  Sb f  ¨ ‚ à Ìõ & ñ `  ¦  u €  " f Al W = 

>

h\  ¦ \ P # QŠҀ   AlSb œ íl  $ í  © œs  r  Œ •÷ &  H X <   õ \ " f

˜

Ð# ŒÅ Ò1 p w s  [ jl     o \ O   ° ú š l  [ jl  / å L   

>

 ×  ¦ # Q[ þ t€  " f  r   r4 Ÿ ¤ ÷ &  H õ & ñ `  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  . s   H

$

“ : r AlSb  $ í  © œ ÷ &€  " f 2 " é ¶ \ " f 3 " é ¶ Ü ¼– Ð „  ¨ 8 Š s  { 9

# Q
  H õ & ñ Ü ¼– Ð [ O " î ÷ & 9 $ í  © œ “ : r • ¸ Z  }  t €   2 

"

é

¶ 8 £ x _  ¿ ºa  7 £ x ô  Ç . % ƒ6 £ § 1 monolayer$ í  © œ r  2 

"

é

¶ ½ ¨› ¸\  ¦ ˜ Ðs       Ò& ñ ½ + Ë\  _ ô  Ç ³ ð€   \  -t  7 £ x 

–

Ð “  K   + þ A$ í Z O \  (self-assembled) _ K    † < Ês  & h 

“

É r 3 " é ¶ + þ A © œÜ ¼– Ð ³ ð€  s  + þ A$ í ÷ &€  " f $ í  © œ  ) a  . s   H Fig. 1 \  [ þ t # Q e ”   H y Œ • ~ ½ ӆ ¾ Ó_  RHEED ½ ¨› ¸ü < AFM    õ

– РÒ'  AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  3 " é ¶ + þ AI – Ð $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰

“

  ½ + É Ã º e ”  . Fig. 1(b)  H RHEED ½ ¨› ¸\ " f (01)ü < (0¯0)



s  ç ß –      o\  ¦ z  ´r ç ß –Ü ¼– Ð › ¸  # Œ AlSb     © œÃ º



  o– РÒ'    + þ A`  ¦ › ¸ ô  Ç  כ s  . $ í  © œœ íl \   H Si \ 

@

/ # Œ · ú š» ¡ ¤  + þ A`  ¦ ~ à Ît ë ß – / å L   >  ¢ - a  o÷ &€  " fAlSb   



 © œÃ º ° ú כÜ ¼– Ð  r4 Ÿ ¤H † d`  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ”  . ô  Ǽ #  ¢ - a  o\  _

K  î ß –& ñ  ) a ° ú כÜ ¼– Ð t ë ß – ¿ ºa  · û ª  bulk ° ú כÜ ¼– Ð  r 4

Ÿ

¤ ÷ &t  3 l w   H   õ \  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð     Ò

&

ñ ½ + Ës   H Ó ü t| 9 \ " f  H   † < Ê \ O s  1 monolayer s  © œ $ í  © œ s

 # Q§ > t ë ß – $ “ : r $ í  © œõ    Ò q t$ í Z O \  _ ô  Ç 3 " é ¶ $ í



© œ“ É r s  : r ˜ Ð   s `›   ¿ º î  r e ” > ¿ ºa \  ¦ ° ú   H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜



94 R e ”  . s   ⠆ ¾ ӓ É r $ í  © œ“ : r • ¸ü < V/III c ”  q \  @ /K " f

•

¸ _ ” > r$ í `  ¦ ° ú   H  .

Fig. 2   H r « Ñ_  é ß –€   : £ ¤$ í `  ¦ TEM`  ¦ s 6   x # Œ › ¸



ô  Ç   õ  s  . €  $  r « Ñ A  H Sb f  ¨ ‚ à Ì`  ¦ 5ì  r 1 l x î ß – ô  Ç Ê

ê  – Ð GaSb~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œô  Ç r « Ñs  9, r « Ñ B  H Sb f  ¨

‚ Ã

Ì \ O s  AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x`  ¦ $ í  © œ “ ¦ GaSb\  ¦ $ í  © œô  Ç r « Ñ, r

« Ñ C  H Sb f  ¨ ‚ à Ì`  ¦ 5ì  r ô  Ç Ê ê AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x`  ¦ $ í  © œ “ ¦ GaSb\  ¦ $ í  © œô  Ç  â Ä ºs  . A, B Õ ªo “ ¦ C_  [ j 7 á x À Ó r « Ñ

\

 @ / # Œ GaSb ~ à Ì} Œ •“ É r 1 l x{ 9 ô  Ç “ : r • ¸ (500

^◦

C), $ í  © œ 5 Å q • ¸ (300 nm/h) Õ ªo “ ¦ ¿ ºa  (250 nm)– Ð $ í  © œ % i Ü ¼ 9 ¢ - a Ø

 æ8 £ x`  ¦ $ í  © œ “ ¦ GaSb~ à Ì} Œ • $ í  © œ „   1ì  r 1 l x î ß – $ í  © œ`  ¦ " 3  Æ

Ò# Q" f ¢ - aØ  æ8 £ x`  ¦ î ß –& ñ  o r (   . AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x \ O s   – Ð

Fig. 2. Cross-sectional TEM images of GaSb on Si(001) (a) without AlSb buffer after 5 minutes Sb

4

soaking (b) with 3D AlSb buffer without Sb

4

soacking (c) with 3D AlSb buffer after 5 minutes Sb

₄

soaking.

$ í

 © œ ô  Ç r « Ñ A _   â Ä º GaSb ~ à Ì} Œ •“ É r 3 " é ¶ + þ AI – Ð $ í  © œ

÷

&% 3 “ ¦   & ñ ? / Ò\  Š © œÑ ü æ s  €     † < Ê[ þ t s  › ' a ¹ 1 Ï÷ &% 3  . s  [

þ

t Õ ªY U“  [ þ t (grains)“ É r  H     Ò& ñ ½ + Ë`  ¦  Òì  r& h Ü ¼– Ð ¢ - a



oK ï  r  . t ë ß – AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  [ þ t # Qç ß – r « Ñ B, C_   â Ä

º\   H — ¸¿ º 2 " é ¶ ½ ¨› ¸– Ð $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” % 3 



. s    õ   H $ “ : r $ í  © œ  ) a AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  Si(001) 0 A\  GaSb ~ à Ì} Œ •s  $ í  © œ | ¨ c M :     Ò& ñ ½ + ËÜ ¼– Ð “  K  µ 1 ÏÒ q t÷ &  H 3 " é ¶ $ í  © œ`  ¦ } Œ • ï  r    H  כ `  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . r « Ñ B â Ä º  H Sb f  ¨ ‚ Ã Ì \ O s  AlSb\  ¦ $ í  © œ Ù þ ¡l \  Si(001)õ  AlSb > €  



s \  APDs  + þ A$ í ÷ &# Q AlSb ì  r Ÿ í Ô  ¦ ç  H{ 9  >  $ í



© œ ÷ &  H  â Ä ºs  . ô  Ǽ #  r « Ñ C_   â Ä º  H r « Ñ B_   â Ä º

˜

Ð  s 7 á x] X ½ + Ë > €  \ " f   † < Ês  ×  ¦ # QŽ  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

Fig. 3“ É r r « Ñ A, B, Õ ªo “ ¦ C_  GaSb ~ à Ì} Œ •   & ñ $ í `  ¦ q 

“

§ l  0 AK  HRXRD– Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ s  . HRXRD’    ñ [

jl ü < ì ø Íu ; Ÿ ¤ (FWHM) q “ §\  ¦ : Ÿ x # Œ ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í

`

 ¦ ¨ î  % i Ü ¼ 9 8 £ ¤& ñ › ¸| “ É r — ¸¿ º ½ ©   o % i  . 3 " é ¶ Ü

¼– Ð $ í  © œ  ) a r « ÑA _   â Ä º Fig. 3(a) ü < ° ú  s  HRXRD

Fig. 3. HRXRD rocking curves for GaSb(004). A 250 nm-thick GaSb was grown (a) without AlSb buffer after 5 minutes Sb4 soaking (b) with 3D AlSb buffer without Sb

4

soacking (c) with 3D AlSb buffer after 5 minutes Sb

4

soaking.

’

   ñ[ jl  €  •K    É r r « Ñü < q “ §K  ì ø Íu ; Ÿ ¤`  ¦ q “ §  l

 # Q§ >  . s  כ “ É r 3 " é ¶ Ü ¼– Ð $ í  © œ  ) a ~ à Ì} Œ •_  ? / Ò\  ´ ú §“ É r

 

† < Ê`  ¦ Ÿ í† < Ê “ ¦ e ”    H _ p s  . r « Ñ B_   â Ä º Fig.

3(b) ü < ° ú  s  ì ø Íu ; Ÿ ¤ s  1266 arcsec – Ð" f AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  [

þ

t # Qt  · ú §“ É r r « Ñ A ˜ Ð  HRXRD ’    ñ[ jl  €  • 6C  s

 © œ Z  }“ É r  כ Ü ¼– Ð ˜ Ð  ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í s  a % ~  & ’    H  כ

`

 ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  . ¢ ¸ô  Ç r « Ñ C _   â Ä º Fig. 3(c) \ 

"

f · ú ˜ à º e ” 1 p w s  ì ø Íu ; Ÿ ¤ s  1112 arcsec– Ð  © œ  Œ •> 
 M ® o

“

¦ HRXRD ’    ñ[ jl   H r « Ñ A \  q K  €  • 11C  Z  } >  8 £ ¤

&

ñ ÷ &# Q s  [ jt  r « Ñ_   â Ä º ×  æ ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í s   © œ a

% ~    H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . s  Qô  Ç 8 £ ¤& ñ   õ   H · û ª“ É r AlSb

¢ -

aØ  æ8 £ x s  Siõ  GaSb_  ] X ½ + Ë> €  \ " f_    † < Ê`  ¦ ×  ¦ # ŒÅ Ò

#

QGaSb ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í † ¾ Ó © œ\  l # ŒÙ þ ¡6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

¢

¸ô  Ç Si l ó ø Í 0 A\  Sb f  ¨ ‚ à ̓ É r AlSb œ íl  $ í  © œ r  APDs x 9

 APBì  r Ÿ í\  ¦ ×  ¦ # Œ Å Ò# Q GaSb~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í `  ¦ Z  } s   H X

< l # Œ   H  כ Ü ¼– Ð ó ø Íé ß –  ) a  . s ü < ° ú  “ É r   õ _  " é ¶ “  “ É r

“

¦ì  r K 0 p x TEM › ' a8 £ ¤  õ  AlSb/Si > €  \  90

^◦

# QF M
l  (misfit)   † < Ê[ þ t s  + þ A$ í ÷ &# Q GaSb ~ à Ì} Œ •Ü ¼– Ð „  0 A÷ &  H   

†

< Ê[ þ t`  ¦ ×  ¦ # Œ Å Òl  M :ë  H s  . s ü < ° ú  “ É r ‰ & ³ © œ“ É r „    x 9  F 

g ™ è  ] j Œ • r    † < Ê\  _ ô  Ç ¾ º[ O „  À Ó[ þ t`  ¦ ×  ¦ # Œ : £ ¤$ í † ¾ Ó



© œ\  l # Œ ½ + É  כ Ü ¼– Ð # Œ ”   .

IV. + s Ç Â ] Ø

Si(001) l ó ø Í 0 A\  $ “ : r $ í  © œ  ) a · û ª“ É r 3 " é ¶ AlSb ¢ - aØ  æ 8

£

x`  ¦  6   x # Œ MBE Z O Ü ¼– ÐGaSb ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ # Œ ¢ - aØ  æ 8

£ x x 9  ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í `  ¦ RHEED, AFM, TEM, HRXRD 1 p

x Ü ¼– Ð › ¸  % i  . Sb\  ¦ f  ¨ ‚ Ã Ì † < ÊÜ ¼– Ð" f3 " é ¶ AlSb¢ - a Ø

 æ8 £ x s  ç  H{ 9 ô  Ç ì  r Ÿ í– Ð $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i  . AlSb

¢ -

aØ  æ8 £ x s  [ þ t # Qt  · ú §“ É r  â Ä º GaSb ~ à Ì} Œ •s  3 " é ¶ + þ AI 

–

Ð $ í  © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9 AlSb ¢ - aØ  æ8 £ x s  [ þ t # Qç ß –  â Ä º 2 " é ¶ $ í  © œ

`

 ¦ % i  . s [ þ t   õ – РÒ'  $ “ : r \ " f $ í  © œ  ) a · û ª“ É r AlSb

¢ -

aØ  æ8 £ x s  Siõ  GaSb_  ] X ½ + Ë> €  \ " f   † < Ê`  ¦ ×  ¦ # ŒÅ Ò# Q GaSb ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í † ¾ Ó © œ\  l # ŒÙ þ ¡6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H ô  Dz D G õ † < ÆF é ß –
” ¸" é ¶…  ; \ O  (Project No.

M10503000169-05M0300-16910) õ  õ † < Æl Õ ü t Â Ò á ԏ : r w 

#

Q-21_ … q à Ô
” ¸™ è  (Trabit Nano Device) t " é ¶ \  _

K  ”  ' Ÿ ÷ &% 3 _ þ v m  .

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] E. Alphand¨ ory, R. J. Nicholas, N. J. Mason, S. G.

Lyapin and P. C. Klipstein, Phys. Rev. B 65, 115322 (2002).

[2] G. R. Nash, M. K. Haigh, H. R. Hardaway, L.

Buckle, A. D Andreev, N. T. Gordon, S. J. Smith, M. T. Emeny and T. Ashley, Appl. Phys. Lett. 88, 051107 (2006).

[3] T. Zhang, S. K. Clowes, M. Debnath, A. Bennett, C.

Roberts, J. J. Harris, R. A. Strading, L. F. Cohen, T. Lyford and P. F. Fewster, Appl. Phys. Lett. 84, 4463 (2004).

[4] F. Hatami, N. N. Ledentsov, M. Grundmann, J.

B¨ ohrer, F. Heinrichsdorff, M. Beer, D. Bimberg, S.

S. Ruvimov, P. Werner, U. G¨ osele, J. Heydenre- ich, U. Richter, S. V. Ivanov, B. Ya. Meltser, P.

S. Kop’ev and Zh. I. Alferov, Appl. Phys. Lett. 67, 656 (1995).

[5] T. Nishinaga, T. Nakano and S. Zhang, Jpn. J. Appl.

Phys. 27, L964 (1988).

[6] R. Fischer, H. Morkoc, D. A. Neumann, H. Zabel, C.

Choi, N. Otsuka, M. Longerbone and L. P. Erickson, J. Appl. Phys. 60, 1640 (1986).

[7] Kouichi Akahane, Naokatsu Yamamoto, Shin-ichiro Gozu and Naoki Ohtani, J. Cryst. Growth 264, 21 (2004).

[8] Kouichi Akahane, Naokatsu Yamamoto, Shin-ichiro Gozu, Akio Ueta and Naoki Ohtani, J. Cryst.

Growth 283, 297 (2005).

[9] J. Nogami, A. Abaski and C. F. Quate, Appl. Phys.

Lett. 58, 475 (1991).

[10] H. Kroemer, J. Cryst. Growth. 81, 193 (1987).

Properties of GaSb Films Grown on AlSb Buffer Layers on Si(001) Substrates

Y. K. Noh, H. S. Kim, S. R. Park and M. D. Kim

^∗

Department of Physics, Chungnam National University,

220 Gung-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-764

Y. J. Kwon and J. E. Oh

2Division of Electrical and Computer Engineering, Hanyang University, Ansan 426-791

Y. H. Kim and J. Y. Lee

Department of Materials Science and Engineering,

Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon 305-701

S. G. Kim

Department of Information and Communications, Joongbu University, Chungnam 132-940 (Received 16 May 2006)

We report the properties of GaSb films grown on thin AlSb buffer layers on Si(001) substrates by using molecular beam epitaxy. The structural properties of the films were investigated using reflection high-energy electron diffraction, atomic force microscopy, high-resolution X-ray diffrac- tion, and transmission electron microscopy measurements. The GaSb layers grow as 3-dimensional islands when they were directly grown on Si substrates. On the other hand, the addition of a low-temperature initiation layer of AlSb was found to reduce the lattice mismatch through twin boundaries. We also observed that the presence of Sb soaking on Si(001) improved the crystal quality of GaSb.

PACS numbers: 61.72.Mm, 61.82.Fk, 68.35.Ct, 68.37.Lp Keywords: AlSb, GaSb, MBE, Buffer

∗

E-mail: [email protected]