x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 100-715

(1)

1 l

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 100-715

£ ÷ 7 B : ;

Ä

º$ 3 @ / < Æ § ì ø Í ¸^ õ < Æõ , · ¡ ¤ ¢ - a Å Ò 565-701 (2004¸ 10 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

/ å

L5 Å q\ P o < Æ7 £ x Ã ÌZ O ` ¦ s 6 x # n+ þ A Si (100)l ó ø Í 0 A\ 10Å Òl _ Si

1−x

Ge

x

ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ ¦ $ í ©

%

i . GeH

⁴

/SiH

4

Û ¼q \ ¦ : x K Ge < ÊÄ »| ¾ Óõ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ ¸] X % i Ü ¼ 9, $ í © ) a r

«

Ñ[ þ t_ ½ ¨ ¸& h , F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ S X l 0 AK " f TEM, HR-XRD, SEMõ PL` ¦ s 6 x # ì r$ 3 % i

. ½ ¨ ¸& h Ü ¼ Ð GeH

4

/SiH

4

Û ¼q 5 % s r « Ñ[ þ t É r SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x_ > s { 9

& ñ > $ í © ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 t ë ß , Õ ª s © _ Û ¼q \ " f H ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s ç H{ 9 > $ í ©

÷

&t · ú § ¦ islands Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, Si

1−x

Ge

x

ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s e > ¿ ºa s ©

\

" f islands Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ M-B ü < P-B ¸4 S q` ¦ s 6 x # s : r& h Ü ¼ Ð ì r$ 3 % i . ¢ ¸ô Ç, Si

_1−x

Ge

x

ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ F g < Æ& h : £ ¤$ í \ " f GeH

4

/SiH

4

Û ¼q 7 £ x < Ê\ " f SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x \ K { ©

H photoluminescence(PL) ñ ± ú É r \ -t A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 Ü ¼ 9, PL ñ

×

æ NP ñ H 1.035 \ " f 0.894 eVÜ ¼ Ð TO ñ H 0.980 \ " f 0.849 eV Ð s 1 l x H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e

% 3 . s Qô Ç \ -t ñ s 1 l x s ÐÂ Ò' GeH

4

/SiH

4

Û ¼q \ " f Ge < ÊÄ »| ¾ Ó (x)` ¦ S X ½ + É Ã

º e % 3 .

PACS numbers: 61.72.-y, 61.82.Fk, 72.80.Ey, 81.65.-b

Keywords: SiGe, / å L5 Å q \ P o < Æ 7 £ x Ã ÌZ O , F g # l µ 1 ÏF g ì rF g l , X- r] X ì rF g l

I. " e Â ] Ø

z

´o B H ì ø Í ¸^ \ ¦ Si 1 −x Ge x õ ° ú É r s 7 á x] X ½ + Ë` ¦ s 6 x ô

Ç ½ × ¼Ì s_ ' pt m # Qa A l Õ ü t \ & h 6 x l 0 AK " f MBE [1], UHV-CVD [2] ü < RTCVD [3] 1 p x_ $ í © l Õ ü t s / å L5 Å q

¸ Ð µ 1 Ï ¦ e . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð í ¦5 Å q è [4]ü < F g è

[5]1 p x` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK " f o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ \ ¦ ½ ¨ % i

H X <, o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ _ $ í © õ / B N& ñ \ × ¼ H ° ú כq ø ß q 6 x õ

ª | 9 _ \ x } $ í © l Õ ü t_ # Q 9¹ ¡ § Ü ¼ Ð K t F K t

o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ H í ¦5 Å q è ü < F g è \ ô Ç& ñ & h Ü ¼

Ð s 6 x ÷ &# Q M ® o . t ë ß , Si 1 −x Ge x õ ° ú É r s 7 á x] X ½ + Ë` ¦

ª ½ ¨ ¸ Ð $ í © # í ¦5 Å q è , ¸ ' a õ F g è _ 6

£

x6 x$ í [ þ t s ´ ú §s Ð ¦ ¦ e [1,6,7].

t ë ß , Siõ Ge_ â Ä º © Ã º s H 4.2 %& ñ ¸ Ð Si` ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð 6 x r Ge $ í ì r| ¾ Ó\ Õ ª © Ã º

∗

E-mail: [email protected];

Tel: +82-2-2260-3203; Fax: +82-2-2277-3619

s

0 % ∼ 4.2 % # 3 0 As . s Â Ò& ñ ½ + Ë_ s H

$ í

© r dislocations cluster + þ A$ í | ¨ c Ã ºe . Kasper [8]1 p x \ _ K % 6 £ § Ü ¼ Ð Â Ò& ñ ½ + Ë ë H ] j\ ¦ Si/SiGe_ s 7

á

x] X ½ + Ë½ ¨ ¸\ " f ½ ¨÷ &% 3 . s [ þ t É r Si õ Ge_ 4 %_

Â Ò& ñ ½ + Ë\ @ /ô Ç ë H ] j\ ¦ SiGe_ Ge0 l x ¸ 7 £ x r ( Ü ¼

Ð" f K 9 ¦ % i . Õ ª Q f lattice-matched

~ Ã

Ì} $ í © \ @ / # e > ¿ ºa , 3 " é ¶ $ í © , Ge segre- gate1 p x s Å Òכ ¹ è ß & h Ü ¼ Ð z e . ¢ ¸ô Ç, / å L5 Å q\ P o < Æ7 £ x

Ã

ÌZ O (RTCVD) © u H Gibbons [9]1 p x \ _ K r ¸ ÷ &% 3 Ü

¼ 9, $ í © ì ø Í6 £ x` ¦ Ø Ô> on-off ½ + É Ã º e H © & h õ 8 Ô

¦ # Q l ó ø Í : r ¸ü < Ä »| ¾ Ó_ & ñ S X ô Ç ¸] X s 9 Ã º& h ë H ] j

&

h s e t ë ß , s Qô Ç ë H ] j& h ` ¦ K l 0 AK " f RTCVD

$ í

© r _ Ä »| ¾ Ó ë H ] jü < 2 " é ¶ $ í © \ @ /ô Ç ¸| ` ¦ S X w n

#

¦¾ ¡ §0 A_ SiGe 8 £ x` ¦ + þ A$ í ½ + É 9 כ ¹$ í s @ /¿ º@ / ¦ e .

s

\ : r ½ ¨\ " f H ^ > hµ 1 Ïô Ç RTCVD\ ¦ s 6 x

#

Si l ó ø Í 0 A\ SiGe ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i Ü ¼ 9, $ í © ) a

SiGe ª Ä ºÓ ü t_ & ñ $ í , Ge < ÊÄ »| ¾ Ó, SiGe \ x } _ $ í

-483-

(2)

Fig. 1. Schematic diagram of (a) p-i-n Si 1 −x Ge x struc- ture and (b) cross-sectional TEM image of 10-staked SiGe quantum well.

© 5 Å q ¸, > h| Ä Ì& h e > ¿ ºa \ ¦ S X % i Ü ¼ 9, y y _ : £ ¤

$ í

\ @ /K " f SiGe ª Ä ºÓ ü t_ ½ ¨ ¸ü < F g < Æ& h , l & h : £ ¤

$ í

` ¦ ¸ % i .

II. ÷ m Ç ] M ö

/ å

L5 Å q\ P o < Æ7 £ x Ã ÌZ O ` ¦ s 6 x # 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t` ¦ n+ þ A (100)~ ½ Ó ¾ Ó_ Sil ó ø Í0 A\ $ í © % i .

Si ₁ _−x Ge _x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © l 0 AK " f $ 900 ^◦ C \ " f SiH 4 Û ¼\ ¦ s 6 x # Si buffer 8 £ x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê, $ í © : r

¸\ ¦ ? / 9 700 ^◦ C \ " f Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i ¦, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ or v l 0 AK " f SiH 4 õ GeH ₄ _ Û ¼q

\

¦ ¸] X # Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ ¸] X % i . GeH 4 /SiH ₄ Û ¼ q

H 4.2 % \ " f 20 % t or & 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i . $ í © ) a r « Ñ H TEM (transmis- sion electron microscopy) õ SEM` ¦ s 6 x # é ß ` ¦ ' a

¹

1 Ï % i ¦, r « Ñ_ & ñ $ í ` ¦ S X l 0 AK ¦ì r K 0 p x X-

r] X (high resolution X-ray diffraction)` ¦ s 6 x # ì r

$

3 % i . ¢ ¸ô Ç, r « Ñ_ F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ S X l 0 AK

"

f PL (photoluminescence)` ¦ s 6 x % i Ü ¼ 9, # l F g Ü ¼

Ð 514.5 nm_ Ar+ Y Us $ \ ¦ s 6 x # 10K\ " f Ó o^ | 9

è Ð Í ty ) a Ge Ø ¦ l \ ¦ s 6 x # z ´+ « >` ¦ % i .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í w ² o

Fig. 1(a) É r $ í © \ [ O > ) a 10 Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ ¦ ¸d ô Ç Õ ªa Ë >s . Si ¹ −x Ge x ª Ä º Ó

ü

t ½ ¨ ¸ H 210 nm ¿ ºa _ Si buffer 8 £ x0 A\ 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i Ü ¼ 9, Si © # 4 8 £ x õ cap- ping8 £ x_ ¿ ºa H 37 nm ü < 126 nm Ð y y ¦& ñ % i .

GeH 4 ü < SiH 4 _ Û ¼q \ ¦ s 6 x # Ge < ÊÄ »| ¾ Ó (x)` ¦ ¸ ] X

% i Ü ¼ 9, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ É r $ í © Ò ¦` ¦ > í ß l 0 A

#

Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ $ í © r ç ß É r ¦& ñ % i . Fig.

Fig. 2. HR-XRD spectra with different gas ratio of GeH 4 /SiH 4 (a) 4.2 % (b) 5 % (c) 10 % (d) 15 % (e) 20 % in 10-staked Si 1 −x Ge x quantum well superlattice.

1(a)_ ½ ¨ ¸ Ð $ í © ) a r « Ñ[ þ t × æ \ " f Si 0.8 Ge _0.2 ª Ä º Ó

ü

t 8 £ x_ é ß TEM õ \ ¦ Fig. 1(b) \ ? /% 3 . Õ ª a Ë

>\ " f ^ ¦ Ã º e 1 p w s 10Å Òl _ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s ç H{ 9

> $ í © ÷ &# Q e H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, SiGe ª Ä

ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x õ _ > © I Â Ò& ñ ½ + Ë\ _ ô

Ç < Ê[ þ t s + þ A$ í ÷ &# Q e t · ú § H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3

.

GeH ₄ ü < SiH ₄ _ Û ¼q \ ¦ ¸] X # $ í © ) a r « Ñ[ þ t_ Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ ¸] X # $ í © ) a Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_

¿

ºa ü < $ í © ) a r « Ñ[ þ t_ & ñ $ í ` ¦ S X l 0 AK " f ¦ ì

r K 0 p x X r] X z ´+ « >` ¦ Ã º' % i . Fig. 2 H GeH 4 ü <

SiH ₄ _ Û ¼q \ É r Si (004) ~ ½ Ó ¾ Ó_ ¦ì r K 0 p x X r ] X

õ \ ¦ Ð# ï r . XRD õ \ ¦ s 6 x # Ge < ÊÄ »| ¾ Óõ

¿

ºa \ ¦ · ú l 0 AK " f simulation` ¦ Ã º' # > í ß ô Ç õ SiH 4 ü < GeH 4 _ Û ¼q \ " f Ge < ÊÄ »| ¾ Ó É r 17 % ∼ 37 % s ¦, Si 1 −x Ge _x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa H 7.6 nm ∼ 17 nme ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . : £ ¤ y , GeH ⁴ ü < SiH 4 _ Û ¼q

4.2 %ü < 5 % r « Ñ[ þ t \ " f H Fig. 1(b)_ é ß TEM

õ \ " f ' a8 £ ¤ ) a SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa ü < simulation

õ ° ú כs { 9 u H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . Õ ªa Ë >\ " f GeH 4 õ SiH 4 _ Û ¼q 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ Si (004) l ó ø Í ñ

\

¦ l ï r Ü ¼ Ð Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ Ge < ÊÄ »| ¾ Ós 7 £ x

(3)

Fig. 3. SEM images for the gas ratio with 10 % and 20

% of in 10-staked Si 1 −x Ge x quantum well.

¦, Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa ¿ º 0 >t l M :ë H

\

SL+1, SL-0ü < SL-1_ ñ[ þ t s & h & h s 1 l x H כ s

Ò q ty ÷ &# Q . ¢ ¸ô Ç, GeH ₄ õ SiH ₄ _ q 10 %s ©

\

" f H Si 1 −x Ge _x ª Ä ºÓ ü t_ SL+1, SL-0ü < SL-1_

ñ[ þ t s & h & h > H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 H X

<, s כ É r Ge_ < ÊÄ »| ¾ Ós ´ ú § t " f Ge_ % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð Si ₁ _−x Ge _x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa e > ¿ ºa \ ¦ íõ # Si ₁ _−x Ge _x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x[ þ t ç ß _ Ô ¦ç H{ 9 ô Ç >

© I M :ë H s ¦ ó ø Íé ß ÷ &# Q .

Fig. 2 \ " f_ Ge < ÊÄ »| ¾ Ó_ 7 £ x \ Si ¹ −x Ge x ª Ä

ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x õ _ > © I \ ¦ S X l 0 AK " f é

ß SEM` ¦ 8 £ ¤& ñ # Fig. 3\ ? /% 3 . Fig. 3(a) H GeH 4 ü < SiH ₄ _ Û ¼q \ ¦ 10 % Ð ¦& ñ ¦ $ í © ) a 10 Å Ò l

_ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ é ß SEMs . ' Í P :ü < ¿ º

P : SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x É r ç H{ 9 > $ í © s ÷ & [ j P

: 8 £ x Â Ò' strain\ _ K " f SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x \ islands + þ

AI Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . s Qô Ç SEM _

õ \ ¦ : x K " f Fig. 2_ ¦ì r K 0 p x X- r] X õ \

"

f GeH ⁴ ü < SiH 4 _ Û ¼q 10 % p ë ß _ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8

£

x_ SL+1, SL-0ü < SL-1 ñ[ þ t Ð q §& h > ' a 8

£

¤ ÷ & H כ É r SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x õ _ > © I

a % ~ t · ú §l M :ë H s ¦ ó ø Íé ß ½ + É Ã º e . ¢ ¸ô Ç, Fig.

3(b) \ " f Ð H ü < ° ú s GeH ⁴ ü < SiH 4 _ Û ¼q 20

% â Ä º\ H Fig. 3(a)_ Û ¼q 10 % r « Ñ Ð ¸ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x \ " f islands_ ì r í ´ ú § É r כ ` ¦ S X

Fig. 4. Critical thickness as a function of germanium content. The closed box is experimental data and the curves are Matthews-Blakeslee and People-Bean models, respectively.

½ +

É Ã º e % 3 Ü ¼ 9, s כ É r Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ Si ¹ −x Ge x 8 £ x s

e > ¿ ºa \ ¦ íõ # ç H{ 9 ô Ç SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s + þ A

$ í

÷ &t · ú § H כ s ¦ [10], Ge\ _ K " f $ í © Ò ¦ \ H % ò ¾ Ó

`

¦ p 2 ; ¦ Ð ¦÷ & ¦ e [11]. s X O > islands Ð + þ A$ í

÷

& H SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x É r Stranski-Krastanov (S-K) ~ ½ Ó d

\ _ K " f $ í © ÷ &% 3 ¦ Ò q ty ÷ &# Qt 9, : r ½ ¨\ " f

H ? /t · ú § ¤t ë ß S-K ~ ½ Ód ` ¦ s 6 x # Ge ª & h _

$ í © ¸| Ü ¼ Ð 6 x½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\

" f e > ¿ ºa \ ¦ ¸] X K ç H{ 9 ô Ç Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8

£

x` ¦ $ í © ½ + É Ã º e ¦ ½ + É Ã º e .

s

Qô Ç Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ É r e > ¿ ºa _ × æ כ ¹$ í Ü ¼ Ð K

¦ì r K 0 p x X- r] X ` ¦ : x K " f > í ß ) a Ge_ < ÊÄ »| ¾ Ó õ Si ₁ _−x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ s : r& h Ü ¼ Ð Ge < Ê Ä

»| ¾ Ó\ É r e > ¿ ºa ü < q § l 0 AK " f Matthews - Blakeslee (M-B) ¸4 S q [12]õ People - Bean (P-B) ¸ 4

S q [13]` ¦ & h 6 x # Fig. 4\ ¸d % i . M-B s : r É r Si ₁ _−x Ge _x _ \ x 8 £ x s \ P % i < Æ& h Ü ¼ Ð & ñ ½ + Ë © I \ ¦ s À

Ò ¦ e ` ¦ M :_ e > ¿ ºa \ ¦ ] jr ¦ e Ü ¼ 9, e > ¿ ºa (h c )_ o H

h c ∼ = b f

1 4π(1 + ν)

ln h _c

b

+ 1

(1)

s

¦, # l " f bü < ν H y y p ã ¼! 3 U ´s ü < Poisson’s ra- tio s . f H Ge_ < ÊÄ »| ¾ Ó\ É r Si l ó ø Íõ Si ₁ _−x Ge _x 8 £ x

s _ Â Ò& ñ ½ + Ë q Ð+

f = (a si

_10x

Ge

_x

− a si )/a si = 0.042x (2)

s

9, # l " f a Si

10x

Ge

x

ü < a _si H y y Si ₁ _−x Ge _x ü < Si_

© Ã ºs .

(4)

Fig. 5. (a) PL spectra and (b) PL peak of 10-staked Si 1 −x Ge x quantum well with various germanium content.

ì

ø Í \ , P-B s : r É r \ P % i < Æ& h Ü ¼ Ð ï rî ß & ñ © I \ " f_ e

> ¿ ºa \ ¦ ] jr ¦ e Ü ¼ 9, s M :_ e > ¿ ºa (h ^c ) H

h c ∼ = 0.019˚ A f ²

ln h _c

4˚ A

(3)

Ð ³ ð & ³ ) a .

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼ Ð, M-B s : r É r Si õ Ge_ s ¢ - a` ¦ 0 A ô

Ç Ø æì rô Ç Ö ¸$ í o \ -t t · ú §Ü ¼ M-B s : r _ e > ¿ ºa s © \ " f ¸ { 9 & ñ ô Ç Si ₁ _−x Ge x \ x 8 £ x` ¦ % 3

`

¦ Ã º e ¦ · ú 94 R e . s Qô Ç s : r& h e > ¿ ºa ü <

Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ q §ô Ç õ , P-B s : r _ e > ¿ ºa \ H p u t 3 l w % i t ë ß , M-B s : r \ Ø Ô

GeH 4 ü < SiH 4 _ Û ¼q 15 % s © r « Ñ[ þ t \ " f H e

> ¿ ºa & t H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . s כ É r e

>

¿ ºa \ ¦ íõ # Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s ç H{ 9 > + þ

A$ í ÷ &t · ú § ¦, islands Ð $ í © ÷ & H כ ` ¦ s : r& h Ü ¼ Ð S X

½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, Fig. 3(a)_ GeH ₄ ü < SiH ₄ _ Û ¼ q

10 % r « Ñ\ " f H ' Í P :ü < ¿ º P : SiGe ª Ä º Ó

ü

t 8 £ x É r q §& h ç H{ 9 > $ í © s ÷ &% 3 H X <, Å Òl 7 £ x

½ +

ÉÃ º2 ¤ Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ _ K ' Í P :ü < ¿ º P : SiGe ª Ä

ºÓ ü t 8 £ x_ strain\ _ K e > ¿ ºa ² ú ¦ Ð ¦÷ &

#

Qt ¦ e [14]. " f 4 ¤¸ ú ô Ç ½ ¨ ¸\ ¦ $ í © l 0 AK

"

f H íl _ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ strain_ % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð K

Si © # 4 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ < Êa ¦ 9K " f $ í © ` ¦ K ô Ç

¦ ó ø Íé ß ÷ &# Q .

10 Å Òl _ Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ " f F g < Æ& h : £ ¤$ í

`

¦ 0 A # Fig. 5(a)ü < ° ú s 10 K\ " f PL` ¦ 8 £ ¤& ñ % i

. ' a8 £ ¤ ) a ñ[ þ t \ " f 1126 nm (1.101 eV)_ ñ H ± ú

É

r : r ¸\ " f í 7 H_ ¸¹ ¡ §` ¦ ~ Ã Î ;s (TO) ) a Si õ ' a º

) a ñs ¦, Ì º§ Â > Si 1 −x Ge _x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x õ ' aº

)

a ¿ º> h_ ñ\ ¦ ' a8 £ ¤ % i . ' a8 £ ¤ ) a ñ × æ \ " f,

H í 7 H_ ¸¹ ¡ §` ¦ ~ Ã Ît · ú § ¦ alloy fluctuation\ _ K î

r1 l x| ¾ Ó Ð > r` ¦ ë ß 7 á ¤ r v ¦ ;s ) a (NP) ñü < Qt

Fig. 6. PL peak and growth rate of Si 1 −x Ge x quantum well superlattice according to GeH 4 /SiH 4 gas ratio.

H TO ñ[ þ t s ¦, Si l ó ø Í_ NPü < TO ñ[ þ t \ " fü <

°

ú s Si 1 −x Ge _x _ NPü < TO_ ç ß s 52 meV_ s

\ ¦ t ¦ e # Q NPü < TO ñ[ þ t` ¦ ½ ¨ì r ½ + É Ã º e % 3

[15]. Õ ªa Ë >\ " f ^ ¦ Ã º e 1 p w s GeH ⁴ ü < SiH 4 _ Û ¼q

7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ Si l ó ø Í ñ\ ¦ l ï r Ü ¼ Ð Si ¹ −x Ge x ª Ä

ºÓ ü t 8 £ x_ NPü < TO ñ[ þ t s ± ú É r \ -t Ð s 1 l x H

כ

` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . 7 £ ¤, GeH 4 ü < SiH ₄ _ Û ¼q \

Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ NP ñ[ þ t É r 1.035 eV \ " f 0.894 eV t , TO ñ[ þ t É r 0.980 eV \ " f 0.849 eV t s

1 l x % i .

'

a8 £ ¤ ) a PL peak Ü ¼ ÐÂ Ò' \ -t ½ × ¼Ì s (E g (x))` ¦ > í

ß l 0 AK " f [16,17]

E _g (x) = 1.17 − 0.896x + 0.396x ² eV (4)

`

¦ s 6 x % i . d (4) H Ge < ÊÄ »| ¾ Ós 24 %s \ " f & ñ S X

ô Ç s : rd Ü ¼ Ð+ x H Ge_ < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ · p . Æ Ò

&

h Ü ¼ Ð, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ strain` ¦ ~ Ã Î ¦ e H Si 1 −x Ge x

8 £

x \ " f_ \ -t ½ × ¼Ì s [18–20]` ¦ Fig. 5(b) \ ? /% 3

. GeH ⁴ ü < SiH 4 _ Û ¼q 10 %s \ " f H strain \ _

ô Ç \ -t ½ × ¼Ì sõ d (4) H Fig. 2_ > í ß ) a Ge < ÊÄ »

|

¾ Óõ _ { 9 u H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 t ë ß , 10 %s

©

\ " f H { 9 u t · ú § H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . { 9 ì ø Í

&

"

<

ÊÄ »| ¾ Ó É r 17 % ∼ 35 %Ü ¼ Ð > í ß ) a .

Fig. 6 É r GeH 4 /SiH 4 _ Û ¼q \ " f Si ¹ −x Ge x ª

5 \ " f % ! 3 GeH 4 /SiH 4 Û ¼q _ 7 £ x H Ge < ÊÄ »| ¾ Ó_ 7 £ x

\ ¦ _ p 9, Ge < ÊÄ »| ¾ Ós 7 £ x < Ê\ " f SiGe ª

Ä ºÓ ü t õ ' aº ) a NP ü < TO ñ[ þ t s ± ú É r \ -t Ð s 1

l

x H כ ` ¦ r ô Ç S X ½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, Õ ªa Ë >

(5)

p

2 ; ¦ ½ + É Ã º e . " f Fig. 3õ õ \ " f

/ å LÙ þ ¡1 p w s Si 1 −x Ge _x 8 £ x \ " f e > ¿ ºa \ ¦ íõ # + þ A$ í

)

a islands H S-K mode \ _ K " f + þ A$ í ) a ¦ ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, s Qô Ç strain\ _ K + þ A$ í ) a islands H Ge ª & h ° ú

¦ Ò q ty ÷ &# Q . : r& h Ü ¼ Ð, GeH 4 ü < SiH ₄ _ Û ¼q _ ¸] X ` ¦ : x K " f 10Å Òl _ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ \ -t

½ × ¼Ì s` ¦ ¸] X ½ + É Ã º e H \ -t ½ × ¼Ì s \ t m # Qa As Si > \ P \ " f ¸ 0 p x H כ ` ¦ S X % i Ü ¼ 9, SiGe ª

Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ ¸] X ½ + É Ã º e H Ð@ /\ ¦ º % i Ü ¼ 9, SiGe ª Ä ºÓ ü t õ ª & h ` ¦ s 6 xô Ç 4 ¤¸ ú ô Ç è \ ¦ $ í

"

IV. + s Ç Â ] Ø

: r ½ ¨\ " f H / å L5 Å q\ P o < Æ7 £ x Ã ÌZ O ` ¦ s 6 x # Ge < Ê Ä

»| ¾ Ó\ Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ ¦ $ í © % i ¦, GeH 4 /SiH 4 _ Û ¼q \ ¦ : x K Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸ _ ¿ ºa ü < Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ ¸] X ½ + É Ã º e % 3 . GeH 4 /SiH ₄ _

Û ¼q 5 % SiGe ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸_ é ß TEM` ¦ : x K

>

£

x < Ê\ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ > s e > ¿ ºa \ ¦

íõ # islands Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ s : r& h , z ´+ « >& h Ü ¼ Ð S X

% i . s Qô Ç islands H Si õ Ge_ Â Ò& ñ ½ + ËÜ ¼

½ +

É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ S X

% i H X <, Ge < ÊÄ »| ¾ Ós 7 £ x < Ê\ " f SiGe ª

Ä ºÓ ü t 8 £ x_ NPü < TO ñ ± ú É r \ -t A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x

H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . s X O > Ge_ < ÊÄ »| ¾ Ó\

" f SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ \ -t ½ × ¼Ì s_ s 1 l x` ¦ e >

¿

ºa \ " fü < ð ø Ít Ð s : r& h Ü ¼ Ð z ´+ « >& h Ü ¼ Ð S X ½ + É Ã

º e % 3 .

P c

p 8 ý ò k >

This work is supported by the National program for Tera level Nano Devices 2004 through MOST.

W. Huang, T. C. Chang, L. P. Chen and H. C. Lin, Appl. Phys. Lett. 67, 1092 (1995).

[3] P. Warren, M. Dutoit, P. Boucaud, J.-M. Lourtioz and F. H. Julien, Thin Solid Films 294, 125 (1997).

[4] R. C. Fitch, J. K. Gillespie, N. Moser, T. Jenkins, J. Sewell, D. Via, A. Crespo A. M. Dabiran, P. P.

Chow, A. Osinsky, J. R. La Roche, F. Ren and S. J.

Pearton, Appl. Phys. Lett. 84, 1495 (2004)

[5] H. C. Liu, C. Y. Song, A. J. Spring Thorpe and J.

C. Cao, J. Appl. Phys. 84, 4068 (2004)

[6] John D. Cressler and Giofu Niu, Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistor (Artech House, INC. Norwood, 2003).

[7] R. A. Soref, J. Schmidrchen and K. Petermann, IEEE. J. Quantum Electron. 27, 1971 (1991).

[8] E. Kasper, H. J. Herzog and H. Kibbel, Appl. Phys.

Lett. 8, 199 (1970).

[9] J. F. Gibbons, C. M. Gronet and K. E. Williams, Appl. Phys. Lett. 47, 721 (1985).

[10] H. Sunamura, Y. Shiraki and S. Fukatsu, Appl.

Phys. Lett. 66, 953 (1995).

[11] Bernard S. Meyerson, Kevin J. Uram and Francoise K. LeGoues, Appl. Phys. Lett. 53, 2555 (1988).

[12] J. W. Mattews, S. Mader and T. B. Light, J. Appl.

Phys. 41, 3800 (1970).

[13] R. People and J. C. Bean, Appl. Phys. Lett. 47, 322 (1985).

[14] R. Hull, J. C. Bean, F. Cerdeira, A. T. Fiory and J.

M. Gibson, Appl. Phys. Lett. 48, 56 (1986).

[15] J. Weber and M. I. Alonso, Phys. Rev. B 40, 5683 (1989).

[16] D. J. Robbins, L. T. Canham, S. J. Barnett, A. D.

Pitt and P. Calcott, J. Appl. Phys. 71, 1407 (1992).

[17] P. Bouaud, L. Wu, C. Guedj, F. H. Julien, I. Sajnes, Y. Campidelli and L. Gaechery, J. Appl. Phys. 80, 1414 (1996).

[18] Chris G. Van de Walle and Richard M. Martin,

Phys. Rev. B. 34, 5621 (1986).

(6)

[19] Martin M. Rieger and P. Vogl, Phys. Rev. B. 48, 14276 (1993).

[20] D. V. Lang, R. People, J. C. Bean and A. M. Ser- gent, Appl. Phys. Lett. 47, 1333 (1985).

[21] X. Z. Lioa, J. Zou, D. J. H. Cockayne, J. Wan, Z.

M. Jiang, G. Jin and Kang L. Wang, Phys. Rev. B.

65, 153306 (2002)

Structural and Optical Properties for Multi-Staked Si ₁ _−x Ge _x QWs Grown by Using RTCVD with various GeH 4 /SiH 4 Gas Ratios

C. J. Park and H. Y. Cho ^∗

Department of Physics, Dongguk University, Seoul 100-715

Yong-Deuk Woo

Department of Semiconductor Science, Woosuk University, Wanju Chunbuk 565-701 (Received 6 October 2004)

Ten-staked Si

_1−x

Ge

x

quantum wells (QWs) have been grown on (100) n-Si substrates by using rapid-thermal chemical-vapor deposition (RTCVD). The Ge content and the thickness of Si

1−x

Ge

x

quantum well were controlled using the GeH

4

/SiH

4

gas ratio. To investigate the structural and the optical properties of ten-staked Si

1−x

Ge

x

QWs, we performed transmission electron microscopy (TEM), Sccnning electron microscopy (SEM), high resolution x-ray (HR-XRD), an photolumi- nescence (PL) measuremennts. For the SiGe QWs, when we used a gas ratio below 5 % in the cross-sectional TEM images we observed a uniform interface between the SiGe QWs and the Si barrier. On the other hand, for the SiGe QWs when we used gas ratios above 10 %, the ngerface was not niform and contained island formations. The M-B and P-B models confirmed theoretically that Si

_1−x

Ge

x

QW layers with thicknessed above a critical thickness could form islands. In order to investigate the optical properties of the ten-staked Si

1−x

Ge

x

QWs, we performed PL measure- ment at 10 K. As the GeH

4

/SiH

4

gas ratio was increased, the NP and the TO signals of ten-staked Si

_1−x

Ge

x

QWs were shifted to the lower energies were in the ranges from 1.035 to 0.894 eV and from 0.980 to 0.849 eV, respectively. From the PL data, the Ge contents was determined and wea calculated in the found to be in the range from 17 to 35 %.

PACS numbers: 61.72.-y, 61.82.Fk, 72.80.Ey, 81.65.-b

Keywords: Silicon Germanium (SiGe), Rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), Photolumines- cence, DCRC

∗

E-mail: [email protected]; Tel: +82-2-2260-3203

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ , " fÖ ¦ 100-715

1 l

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ , " fÖ  ¦ 100-715

­

£ ÷ 7 B : ;

Ä

º$ 3 @ / < Æ § ì ø Í ¸^ õ  < Æõ ,   · ¡ ¤ ¢ - a Å Ò 565-701 (2004¸  10 Z 4 6{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

/ å

L5 Å q\ P  o < Æ7 £ x Ã ÌZ O `  ¦ s 6 x #  n+ þ A Si (100)l ó ø Í 0 A\  10Å Òl _  Si

Ge

 ª  Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\  ¦ $ í  ©  

%

i  . GeH

/SiH

Û ¼q \  ¦ :  x K  Ge  < ÊÄ »| ¾ Óõ  SiGe  ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x_  ¿ ºa \  ¦  ¸] X  % i Ü ¼ 9, $ í  ©  ) a r 

«

Ñ[ þ t_  ½ ¨ ¸& h , F g < Æ& h : £ ¤$ í `  ¦ S X    l  0 AK " f TEM, HR-XRD, SEMõ  PL`  ¦ s 6 x #  ì  r$ 3 % i 

. ½ ¨ ¸& h Ü ¼ Ð GeH

/SiH

Û ¼q  5 % s    r « Ñ[ þ t É r SiGe  ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x õ  Si  © # 4 8 £ x_  >   s  { 9

& ñ >  $ í  © ÷ &  H  כ `  ¦ S X    ½ + É Ã º e  % 3 t ë ß , Õ ª s  © _  Û ¼q \ " f  H  ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x s  ç  H{ 9  >  $ í  © 

÷

&t  · ú § ¦ islands Ð + þ A$ í ÷ &  H  כ `  ¦ S X    ½ + É Ã º e  % 3  . ¢ ¸ô  Ç, Si

Ge

 ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x s  e  > ¿ ºa s  © 

\

" f islands Ð + þ A$ í ÷ &  H  כ `  ¦ M-B ü < P-B  ¸4 S q`  ¦ s 6 x #  s  : r& h Ü ¼ Ð ì  r$ 3 % i  . ¢ ¸ô  Ç, Si

Ge



ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x_  F g < Æ& h : £ ¤$ í \ " f GeH

/SiH

Û ¼q  7 £ x  < Ê\    " f SiGe  ª  Ä ºÓ ü t 8 £ x \  K { ©  



 H photoluminescence(PL)   ñ ± ú  É r \  -t A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x   H  כ `  ¦ S X    ½ + É Ã º e  % 3 Ü ¼ 9, PL   ñ

×

 æ NP   ñ  H 1.035 \ " f 0.894 eVÜ ¼ Ð TO   ñ  H 0.980 \ " f 0.849 eV Ð s 1 l x   H  כ `  ¦ S X    ½ + É Ã º e 

% 3  . s  Qô  Ç \  -t    ñ s 1 l x s  ÐÂ Ò'  GeH

/SiH

Û ¼q \    " f Ge  < ÊÄ »| ¾ Ó (x)`  ¦ S X    ½ + É Ã

º e  % 3  .

PACS numbers: 61.72.-y, 61.82.Fk, 72.80.Ey, 81.65.-b

Keywords: SiGe, / å L5 Å q \ P  o < Æ 7 £ x Ã ÌZ O , F g # l  µ 1 ÏF g ì  rF g l , X-  r] X  ì  rF g l 

I. " e Â ] Ø

z

´o  B H ì ø Í ¸^ \  ¦ Si 1 −x Ge x õ  ° ú  É r s 7 á x] X ½ + Ë`  ¦ s 6 x ô 

Ç  ½ × ¼Ì  s_   ' pt m # Qa A l Õ ü t \  & h 6 x l  0 AK " f MBE [1], UHV-CVD [2] ü < RTCVD [3] 1 p x_  $ í  © l Õ ü t s  / å L5 Å q



¸ Ð µ 1 Ï   ¦ e   . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð  í ¦5 Å q  è  [4]ü < F g  è



 [5]1 p x`  ¦ ½ ¨ & ³ l  0 AK " f o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ \  ¦   ½ ¨ % i 



 H X <, o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ _  $ í  © õ  / B N& ñ \  × ¼  H ° ú כq ø ß  q 6 x õ

  ª | 9 _  \ x }   $ í  © l Õ ü t_  # Q 9¹ ¡ § Ü ¼ Ð   K  t F K   t

 o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^   H  í ¦5 Å q  è ü < F g  è \  ô  Ç& ñ & h Ü ¼



Ð s 6 x ÷ &# Q M ® o . t ë ß , Si 1 −x Ge x õ  ° ú  É r s 7 á x] X ½ + Ë`  ¦



ª   ½ ¨ ¸ Ð $ í  ©  #   í ¦5 Å q  è ,  ¸   ' a õ  F g  è _  6

£

x6 x$ í [ þ t s  ´ ú §s   Ð ¦  ¦ e    [1,6,7].

t ë ß , Siõ  Ge_   â Ä º     © Ã º s   H 4.2 %& ñ  ¸ Ð Si`  ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð  6 x r  Ge $ í ì  r| ¾ Ó\     Õ ª     © Ã º 

E-mail: [email protected];

Tel: +82-2-2260-3203; Fax: +82-2-2277-3619

s

 0 % ∼ 4.2 % # 3 0 As  . s     Â Ò& ñ ½ + Ë_  s   H

$ í

 © r  dislocations   cluster + þ A$ í | ¨ c Ã ºe   . Kasper [8]1 p x \  _ K  % 6 £ § Ü ¼ Ð    Â Ò& ñ ½ + Ë ë  H ] j\  ¦ Si/SiGe_  s  7

á

x] X ½ + Ë½ ¨ ¸\ " f   ½ ¨÷ &% 3  . s [ þ t É r Si õ  Ge_  4 %_ 

 

  Â Ò& ñ ½ + Ë\  @ /ô  Ç ë  H ] j\  ¦ SiGe_  Ge0 l x  ¸ 7 £ x r (  Ü ¼



Ð" f K     9 ¦ % i  . Õ ª Q   f  lattice-matched

~ Ã

Ì}   $ í  © \  @ / #  e  > ¿ ºa , 3 " é ¶ $ í  © , Ge segre- gate1 p x s  Å Òכ ¹ è ß & h Ü ¼ Ð z   e   . ¢ ¸ô  Ç, / å L5 Å q\ P  o < Æ7 £ x

 Ã

ÌZ O  (RTCVD)  © u   H Gibbons [9]1 p x \  _ K  r  ¸ ÷ &% 3  Ü

¼ 9, $ í  ©  ì ø Í6 £ x`  ¦  Ø Ô>  on-off ½ + É Ã º e     H  © & h õ   8 Ô

 ¦ # Q l ó ø Í : r  ¸ü < Ä »| ¾ Ó_  & ñ S X ô  Ç  ¸] X s   9 Ã º& h   ë  H ] j

&

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 100-715

x² D G @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 100-715

£ ÷ 7 B : ;

º$ 3 @ / < Æ § ì ø Í ¸^ õ < Æõ , · ¡ ¤ ¢ - a Å Ò 565-701 (2004¸ 10 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

L5 Å q\ P o < Æ7 £ x Ã ÌZ O ` ¦ s 6 x # n+ þ A Si (100)l ó ø Í 0 A\ 10Å Òl _ Si

ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ ¦ $ í ©

i . GeH

Û ¼q \ ¦ : x K Ge < ÊÄ »| ¾ Óõ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ ¸] X % i Ü ¼ 9, $ í © ) a r

Ñ[ þ t_ ½ ¨ ¸& h , F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ S X l 0 AK " f TEM, HR-XRD, SEMõ PL` ¦ s 6 x # ì r$ 3 % i

. ½ ¨ ¸& h Ü ¼ Ð GeH

Û ¼q 5 % s r « Ñ[ þ t É r SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x_ > s { 9

& ñ > $ í © ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 t ë ß , Õ ª s © _ Û ¼q \ " f H ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s ç H{ 9 > $ í ©

&t · ú § ¦ islands Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 . ¢ ¸ô Ç, Si

ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s e > ¿ ºa s ©

" f islands Ð + þ A$ í ÷ & H כ ` ¦ M-B ü < P-B ¸4 S q` ¦ s 6 x # s : r& h Ü ¼ Ð ì r$ 3 % i . ¢ ¸ô Ç, Si

ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ F g < Æ& h : £ ¤$ í \ " f GeH

Û ¼q 7 £ x < Ê\ " f SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x \ K { ©

H photoluminescence(PL) ñ ± ú É r \ -t A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 Ü ¼ 9, PL ñ

æ NP ñ H 1.035 \ " f 0.894 eVÜ ¼ Ð TO ñ H 0.980 \ " f 0.849 eV Ð s 1 l x H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e

% 3 . s Qô Ç \ -t ñ s 1 l x s ÐÂ Ò' GeH

Û ¼q \ " f Ge < ÊÄ »| ¾ Ó (x)` ¦ S X ½ + É Ã

º e % 3 .

Keywords: SiGe, / å L5 Å q \ P o < Æ 7 £ x Ã ÌZ O , F g # l µ 1 ÏF g ì rF g l , X- r] X ì rF g l

´o B H ì ø Í ¸^ \ ¦ Si 1 −x Ge x õ ° ú É r s 7 á x] X ½ + Ë` ¦ s 6 x ô

Ç ½ × ¼Ì s_ ' pt m # Qa A l Õ ü t \ & h 6 x l 0 AK " f MBE [1], UHV-CVD [2] ü < RTCVD [3] 1 p x_ $ í © l Õ ü t s / å L5 Å q

¸ Ð µ 1 Ï ¦ e . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð í ¦5 Å q è [4]ü < F g è

[5]1 p x` ¦ ½ ¨ & ³ l 0 AK " f o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ \ ¦ ½ ¨ % i

H X <, o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ _ $ í © õ / B N& ñ \ × ¼ H ° ú כq ø ß q 6 x õ

ª | 9 _ \ x } $ í © l Õ ü t_ # Q 9¹ ¡ § Ü ¼ Ð K t F K t

o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ H í ¦5 Å q è ü < F g è \ ô Ç& ñ & h Ü ¼

Ð s 6 x ÷ &# Q M ® o . t ë ß , Si 1 −x Ge x õ ° ú É r s 7 á x] X ½ + Ë` ¦

ª ½ ¨ ¸ Ð $ í © # í ¦5 Å q è , ¸ ' a õ F g è _ 6

x6 x$ í [ þ t s ´ ú §s Ð ¦ ¦ e [1,6,7].

t ë ß , Siõ Ge_ â Ä º © Ã º s H 4.2 %& ñ ¸ Ð Si` ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð 6 x r Ge $ í ì r| ¾ Ó\ Õ ª © Ã º

0 % ∼ 4.2 % # 3 0 As . s Â Ò& ñ ½ + Ë_ s H

© r dislocations cluster + þ A$ í | ¨ c Ã ºe . Kasper [8]1 p x \ _ K % 6 £ § Ü ¼ Ð Â Ò& ñ ½ + Ë ë H ] j\ ¦ Si/SiGe_ s 7

x] X ½ + Ë½ ¨ ¸\ " f ½ ¨÷ &% 3 . s [ þ t É r Si õ Ge_ 4 %_

Â Ò& ñ ½ + Ë\ @ /ô Ç ë H ] j\ ¦ SiGe_ Ge0 l x ¸ 7 £ x r ( Ü ¼

Ð" f K 9 ¦ % i . Õ ª Q f lattice-matched

Ì} $ í © \ @ / # e > ¿ ºa , 3 " é ¶ $ í © , Ge segre- gate1 p x s Å Òכ ¹ è ß & h Ü ¼ Ð z e . ¢ ¸ô Ç, / å L5 Å q\ P o < Æ7 £ x

Ã

ÌZ O (RTCVD) © u H Gibbons [9]1 p x \ _ K r ¸ ÷ &% 3 Ü

¼ 9, $ í © ì ø Í6 £ x` ¦ Ø Ô> on-off ½ + É Ã º e H © & h õ 8 Ô

¦ # Q l ó ø Í : r ¸ü < Ä »| ¾ Ó_ & ñ S X ô Ç ¸] X s 9 Ã º& h ë H ] j

h s e t ë ß , s Qô Ç ë H ] j& h ` ¦ K l 0 AK " f RTCVD

© r _ Ä »| ¾ Ó ë H ] jü < 2 " é ¶ $ í © \ @ /ô Ç ¸| ` ¦ S X w n

¦¾ ¡ §0 A_ SiGe 8 £ x` ¦ + þ A$ í ½ + É 9 כ ¹$ í s @ /¿ º@ / ¦ e .

\ : r ½ ¨\ " f H ^ > hµ 1 Ïô Ç RTCVD\ ¦ s 6 x

Si l ó ø Í 0 A\ SiGe ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i Ü ¼ 9, $ í © ) a

SiGe ª Ä ºÓ ü t_ & ñ $ í , Ge < ÊÄ »| ¾ Ó, SiGe \ x } _ $ í

© 5 Å q ¸, > h| Ä Ì& h e > ¿ ºa \ ¦ S X % i Ü ¼ 9, y y _ : £ ¤

\ @ /K " f SiGe ª Ä ºÓ ü t_ ½ ¨ ¸ü < F g < Æ& h , l & h : £ ¤

` ¦ ¸ % i .

L5 Å q\ P o < Æ7 £ x Ã ÌZ O ` ¦ s 6 x # 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t` ¦ n+ þ A (100)~ ½ Ó ¾ Ó_ Sil ó ø Í0 A\ $ í © % i .

Si ₁ _−x Ge _x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © l 0 AK " f $ 900 ^◦ C \ " f SiH 4 Û ¼\ ¦ s 6 x # Si buffer 8 £ x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê, $ í © : r

¸\ ¦ ? / 9 700 ^◦ C \ " f Si ¹ −x Ge x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i ¦, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ or v l 0 AK " f SiH 4 õ GeH ₄ _ Û ¼q

¦ ¸] X # Ge < ÊÄ »| ¾ Ó` ¦ ¸] X % i . GeH 4 /SiH ₄ Û ¼ q

H 4.2 % \ " f 20 % t or & 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i . $ í © ) a r « Ñ H TEM (transmis- sion electron microscopy) õ SEM` ¦ s 6 x # é ß ` ¦ ' a

1 Ï % i ¦, r « Ñ_ & ñ $ í ` ¦ S X l 0 AK ¦ì r K 0 p x X-

r] X (high resolution X-ray diffraction)` ¦ s 6 x # ì r

3 % i . ¢ ¸ô Ç, r « Ñ_ F g < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ S X l 0 AK

f PL (photoluminescence)` ¦ s 6 x % i Ü ¼ 9, # l F g Ü ¼

Ð 514.5 nm_ Ar+ Y Us $ \ ¦ s 6 x # 10K\ " f Ó o^ | 9

è Ð Í ty ) a Ge Ø ¦ l \ ¦ s 6 x # z ´+ « >` ¦ % i .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í w ² o

Fig. 1(a) É r $ í © \ [ O > ) a 10 Å Òl _ Si 1 −x Ge x

ª Ä ºÓ ü t ½ ¨ ¸\ ¦ ¸d ô Ç Õ ªa Ë >s . Si ¹ −x Ge x ª Ä º Ó

t ½ ¨ ¸ H 210 nm ¿ ºa _ Si buffer 8 £ x0 A\ 10Å Òl _ Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t` ¦ $ í © % i Ü ¼ 9, Si © # 4 8 £ x õ cap- ping8 £ x_ ¿ ºa H 37 nm ü < 126 nm Ð y y ¦& ñ % i .

GeH 4 ü < SiH 4 _ Û ¼q \ ¦ s 6 x # Ge < ÊÄ »| ¾ Ó (x)` ¦ ¸ ] X

% i Ü ¼ 9, Ge < ÊÄ »| ¾ Ó\ É r $ í © Ò ¦` ¦ > í ß l 0 A

Si 1 −x Ge x ª Ä ºÓ ü t 8 £ x_ $ í © r ç ß É r ¦& ñ % i . Fig.

1(a)_ ½ ¨ ¸ Ð $ í © ) a r « Ñ[ þ t × æ \ " f Si 0.8 Ge _0.2 ª Ä º Ó

t 8 £ x_ é ß TEM õ \ ¦ Fig. 1(b) \ ? /% 3 . Õ ª a Ë

>\ " f ^ ¦ Ã º e 1 p w s 10Å Òl _ SiGe ª Ä ºÓ ü t 8 £ x s ç H{ 9

> $ í © ÷ &# Q e H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e Ü ¼ 9, SiGe ª Ä

ºÓ ü t 8 £ x õ Si © # 4 8 £ x õ _ > © I Â Ò& ñ ½ + Ë\ _ ô

Ç < Ê[ þ t s + þ A$ í ÷ &# Q e t · ú § H כ ` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3

.