FORMATION OF MULTICOMPONENT LAYERS IN THE SYSTEM In-Ga-As-P IN LIQUID PHASE EPITAXY

А.А. Alaev

doi:10.5281/zenodo.10478020

FORMATION OF MULTICOMPONENT LAYERS IN THE SYSTEM In-Ga-As-P IN LIQUID PHASE EPITAXY

10.01.2024 International Scientific Journal "Science and Innovation". Series A. Volume 3 Issue 1

А.А. Alaev

Abstract. The fabrication of semiconductor quantum electronic devices based on InP/GaInAsP heterostructures requires the growth of defect-free epitaxial layers. The growth of such epitaxial layers requires in-depth study and analysis of technological processes. This work demonstrates the possibility of growing epitaxial layers 〖In〗_x 〖Ga〗_(1-x) 〖As〗_y P_(1-y) with a density of threading dislocations not exceeding 〖10〗^5 и 〖10〗^6 〖sm〗^(-2), from a thin gap in liquid phase epitaxy. Using the example of a heterosystem 〖In〗_0,17 〖Ga〗_0,83 As/GaAs Various options for the formation of complex buffer layers necessary for the production of quantum electronics devices have been studied.

Keywords: buffer layer, graded-gap, heterogeneous, heterojunction, heterostructure, heteroepitaxial growth, composition gradient, liquid phase, liquid-phase epitaxy, quantum electronics, lattice parameter, solubility, composition of the liquid phase, structural perfection, solid solution, solid phase

References:

Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. 2016; XXX.6(175). М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева; 2016. 118 с. Андреев В.М., Алаев А.А., Ларионов В.Р., Румянцев В.Д., Шамухамедов Ш.Ш. Ориентационные эффекты при жидкофазной эпитаксии AlGaAs – GaAs структур. Журнал технической физики. 1988; 58(9): 1789-1792. Клындюк А. И. Поверхностные явления и дисперсные системы: учебное пособие для студентов химико-технологических специальностей. Минск: БГТУ; 2011. 317 с. ISBN 978-985-530-054-1. Саидов А. С., Усмонов Ш. Н., Саидов М. С. Жидкофазная эпитаксия твердого раствора замещения (Si2)1−x−y(Ge2)x(GaAs)y (0 ≤ x ≤ 0.91, 0 ≤ y ≤ 0.94) и некоторые электрофизические свойства. Физика и техника полупроводников. 2015; 49(4): 557–560. Алфимова Д. Л., Лунин Л. С., Лунина М. Л., Казакова А. Е., Пащенко А. С. Синтез из жидкой фазы изопараметрических твердых растворов AlGaInAsP на подложках фосфида индия и их свойства. Неорганические материалы. 2019; 55(6): 573–581. Васильев М. Г., Васильев А. М., Изотов А. Д., Шелякин А. А. Подготовка подложек фосфида индия для выращивания эпитаксиальных слоев. Неорганические материалы. 2018; 54(11): 1174–1177. Лешко А. Ю., Лютецкий А. В., Пихтин Н. А., Слипченко С. О., Соколова З. Н., Фетисова Н. В., Голикова Е. Г., Рябоштан Ю. А., Тарасов И. С. Мощные одномодовые лазерные диоды на основе квантово-размерных InGaAsP/InP-гетероструктур (l=1.3–1.6 мкм). Физика и техника полупровод-ников. 2002; 36(11): 1393–1399. Khan M. Z. M., Ng T. K., Ooi B. S. High-Performance 1.55-mu m superlumines-cent diode based on broad gain InAs/InGaAlAs/InP quantum dash active region. IEEE Photonics Journal. 2014; 6(4): 1–8. Eichler H. J., Eichler J., Lux O. Semiconductor lasers. In: Lasers. Springer Series in Optical Sciences. Vol 220. Springer, Cham.; 2018. p. 165–203. Guin S., Das N. R. Modeling power and linewidth of quantum dot superluminescent light emitting diode. Journal Дикарева Н. В., Звонков Б. Н., Самарцев И. В., Некоркин С. М., Байдусь Н. В., Дубинов А. А. Лазерный GaAs-диод с волноводными квантовыми ямами InGaAs. Физика и техника полупроводников, 2019; 53(12): 1718–1720. Ладугин М. А., Гультиков Н. В., Мармалюк А. А., Коняев В. П., Соловьева А. В. Непрерывные лазерные диоды на основе эпитаксиальноинтегрированных гетероструктур InGaAs/AlGaAs/GaAs. Квантовая электроника. 2019; 49(10): 905–908. Журавлев К. С., Гилинский A. M., Чистохин И. Б., Валишева Н. А., Дмитриев Д. В., Торопов А. И., Аксенов М. С., Чиж А. Л., Микитчук К. Б. Мощные СВЧ-фотодиоды на основе гетероструктур InAlAs/InGaAs, синтезируемых методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Журнал технической физики. 2021; 91(7): 1158–1163. Минтаиров С. А., Нахимович М. В., Салий Р. А., Шварц М. З., Калюжный Н. А. Увеличение коэффициента полезного действия фотопреобразователей лазерного излучения диапазона 520–540 nm на основе гетероструктур GaInP/GaAs. Письма в журнал технической физики. 2021; (6): 29–31. Lei P. H., Yang C. D., Wu M. ., et al. Optimization of active region for 1.3-µm GalnAsP compressive strain multiple-quantum-well ridge waveguide laser diodes. Journal of Electronic Materials. 2006; 35(2): 243–249. Emelyanov V. M., Sorokina S. V., Khvostikov V. P., Shvarts M. Z. Simulation of the characteristics of InGaAs/InP-based photovoltaic laser-power converters. Semiconductors. 2016; 50(1): 132–137. Andreeva E. V., Ilchenko S. N., Ladugin M. A., Marmalyuk A. A., Pankratov K. M., Shidlovskii V. R., Yakubovich S. D. Superluminescent diodes based on asymmetric double-quantum-well heterostructures. Quantum Electrincs. 2019; 49(10): 931–935. Bolkhovityanov Yu.B., Bolkhovityanova R.I., Yudaev V.I. Investigation of GaAs-〖In〗_y 〖Ga〗_(1-y) P_z 〖As〗_(1-z)-〖In〗_х 〖Ga〗_(1-х) As grading heterojunctions formation. – Kristall und Technik, 1980, v.15, №4, p.387. Воротынцев В. М., Скупов В. Д. Базовые технологии микро- и наноэлектроники. Изд. Проспект; 2017. 520 с. Преображенский В. В., Путято М. А., Семягин Б. Р. Контроль параметров процесса молекулярно-лучевой эпитаксии GaAs при низких температурах роста. Физика и техника полупроводников. 2002; 36(8): 897–901. Абрамкин Д. С., Бакаров А. К., Путято М. А., Емельянов Е. А., Колотовкина Д. А., Гутаковски А. К., Шамирзаев Т. С. Формирование низкоразмерных структур в гетеросистеме InSb/AlAs. Физика и техника полупроводников, 2017; 51(9): 1 2 8 2 – 1 2 8 8 . Акчурин Р. Х., Мармалюк А. А. МОС-гидридная зпитаксия в ехнологии материалов фотоники и электроники. Техносфера; 2018. 487 с. Гагис Г. С., Васильев В. И., Лeвин Р. В., Маричев А. Е., Пушный Б. В., Кучинский В. И., Казанцев Д. Ю., Бер Б. Я. Исследование влияния легирования на переходные слои анизотипных гетероструктур на основе GaInAsP и InP, полученных методом МОС-гидридной эпитаксии. Письма в ЖТФ. 2020; 46(19): 22–24. Hasan S., Richard O., Merckling C., Vandervorst W. Encapsulation study of MOVPE grown InAs QDs by InP towards 1550 nm emission. Journal of Crystal Growth. 2021; 557: 126010. Vasil’ev M. G., Izotov A. D., Marenkin S. F. Shelyakin A. A. Preparation of shaped indium phosphide surfaces for edge-emitting devices. Inorganic Materials. 2019; 55(1): 105–108. Mamutin V. V., Ilyinskaya N. D., Bedarev D. A., Levin R. V., Pushnyi B. V. Study of postgrowth processing in the fabrication of quantum-cascade lasers. Semiconductors. 2014; 48(8): 1103-1108. Малькова Н.В., Югова Т.Г., Раков В.В. Исследование эпитаксиальных слоев 〖In〗_х 〖Ga〗_(1-х) As с фосфором, полученных методом жидкофазной эпитаксии. – V Всесоюзное совещание по росту кристаллов (тезисы докладов), Тбилиси, 1977, т. II, с.116.