NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA CÁC NGUYÊN TỬ PHỐT PHO PHA TẠP TRONG MÀNG GE TĂNG TRƯỞNG EPITAXY TRÊN ĐẾ SI(100) BẰNG KỸ THUẬT CHỤP CẮT LỚP ĐẦU DÒ NGUYÊN TỬ

Tóm tắt

Các nghiên cứu cho thấy khả năng phát quang của Germani (Ge) có thể cải thiện đáng kể nếu áp dụng một ứng suất căng và pha tạp điện tử trong màng Ge để thay đổi cấu trúc vùng năng lượng của nó. Điện tử pha tạp được tạo ra nhờ pha tạp phốt pho (P) từ nguồn rắn Gali phốt pho (GaP). Mật độ nguyên tử P tổng cộng trong lớp Ge là 7,5x10²⁰ cm^-3 tuy nhiên nồng độ điện tử đã kích hoạt sau khi xử lý nhiệt chỉ đạt cỡ 2x10¹⁹ cm^-3. Nghĩa là vẫn còn 7,3x10²⁰ cm^-3 nguyên tử phốt pho vẫn chưa được kích hoạt và chiếm giữ các vị trí xen kẽ trong mạng nền. Trong nghiên cứu này, sự phân bố của các nguyên tử phốt pho pha tạp trong màng Ge được tập trung khảo sát. Vị trí của các nguyên tử P được thiết lập lại nhờ kỹ thuật chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử (APT). Màng Ge được xử lý nhiệt sau khi tăng trưởng ở nhiệt độ 700^oC trong thời gian 60 giây để tạo ứng suất và kích hoạt điện tử pha tạp đồng thời cải thiện chất lượng tinh thể. Màng Ge được tăng trưởng trên đế Si định hướng (100) bằng kỹ thuật epitaxy chùm phân tử (MBE). Chất lượng bề mặt của màng và và chất lượng tinh thể của lớp Ge được khảo sát bằng thiết bị nhiễu xạ điện tử phản xạ năng lượng cao (RHEED). Hiệu suất phát quang của màng Ge được đánh giá từ phép đo phổ huỳnh quang trong vùng hồng ngoại.