Analiza wymiarów samozorganizowanych kropek kwantowych z InAs/GaAs wykonanych techniką MBE

Kaczmarczyk, M.; Piotrowski, T.; Kaniewska, M.; Engström, O.; Pisicator, J.; Sadeghi, M.; Pawłowski, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Analiza wymiarów samozorganizowanych kropek kwantowych z InAs/GaAs wykonanych techniką MBE

Autorzy

Kaczmarczyk M. , Piotrowski T. , Kaniewska M. , Engström O. , Pisicator J. , Sadeghi M. , Pawłowski S.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Dimension analysis of self-organized InAs/GaAs quantum dots prepared by MBE

Języki publikacji

Abstrakty

Samozorganizowane kropki kwantowe wykonano z InGa/GaAs na podłożu (100) GaAs metodą epitaksji z wiązek molekularnych w modzie Strańskiego-Krastanowa techniką przerywanego wzrostu. Do charakteryzacji kropek i oceny ich jednorodności wykorzystano mikroskop sił atomowych. Analiza statystyczna rozmiarów kropek wykazała bimodalny rozkład wielkości, który wskazuje na obecność dwóch grup kropek kwantowych istotnie różniących się wymiarami i gęstością. Dominująca grupa kropek miała wymiary 5,9 i 35,4 nm odpowiednio dla wysokości i średnicy, a niejednorodność w stosunku do średnich rozmiarów była na dobrym poziomie 10%. Natomiast duże kropki były bardzo nieregularne, jednak miały małą gęstość powierzchniową około 1 × 10⁹ cm^-2 i o rząd wielkości mniejszą w porównaniu do gęstości mniejszych kropek kwantowych. Technika przerywanego wzrostu w zoptymalizowanych warunkach pozwala uzyskać grupę dobrze zdefiniowanych kropek kwantowych.

Self-organized InAs/GaAs quantum dots were prepared on (100) GaAs substrates by a solid source molecular beam epitaxy in Stranski-Krastanov growth mode using growth interruption technique. Atomie force microscopy was used to characterize the dots and to conclude on the dot size uniformity. Statistical analysis of the dot size variation revealed a bimodal size distribution, which indicates the presence of two dot families differing significantly in their size and density. The dominating dots were 5.9 and 35.4 nm in height and diameter, respectively and were uniform to within 10% of the average sizes. By contrast larger dots were extremely irregular however, they were fo-und at a Iow areał density of about 1 × 10⁹ cm^-2, which was one order of the magnitude lower comparing to density of the smaller dots. On the basis of the obtained results, it is concluded that the growth interruption technique is a powerful tool in obtaining well defined quantum dots when growing under optimized conditions.

Słowa kluczowe

kropki kwantowe InAs/GaAs epitaksja z wiązek molekularnych MBE mikroskopia sił atomowych AFM

quantum dots InAs/GaAs molecular beam epitaxy MBE atomic force microscopy AFM

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

Rocznik

2008

Tom

Vol. 49, nr 2

Strony

39--42

Opis fizyczny

Bibliogr. 16 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk M.

autor

Piotrowski T.

autor

Kaniewska M.

autor

Engström O.

autor

Pisicator J.

autor

Sadeghi M.

autor

Pawłowski S.

Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

[1] Arakawa Y., Sakaki H.: Multidimensional quantum well laser and temperature dependance of its threshold current. Appl. Phys. Lett. vol. 40, 1982, pp. 939-941.
[2] Sellin R.L., Ribbat Ch., Grudmann M., Ledentsov N.N., Bimberg D.: Close-to-ideal devlce characteristics of high-power InGaAs/ GaAs quantum dot lasers. Appl. Phys. Lett., vol. 78, 2001, pp. 1207-1209.
[3] Tang X., Reckinger N., Bayot V., Krzeminski C., Dubois C., Aillaret A., Bensahel D.C.: Fabrication and Room-Temperature Single-Charging Behavior of Self-Aligned Single-Dot Memory Devices. IEEE Trans on Nanotechnology, vol. 5 (6), 2006 pp. 649-656.
[4] Grudmann M., Stier O., Bimberg D.: InAs/GaAs piramidal quantum dots: Strain distribution, optical phonons, and electronic structure. Phys. Rev B, vol. 52, 1995-11, pp. 11969-11981.
[5] El-Emawy A.A., Birudavolu S., Wong P.S., Jiang Y.B., Xu H., Huang S., Huffaker D.L: Formation trends in quantum dot growth using metalorganic chemical vapor deposition. J. Appl. Phys. 93, 2003, pp. 3529-3534.
[6] Liang S., Zhu H.L., Wang W.: Temperature-dependent bimodal size evolution of InAs quantum dots on vicinal GaAs (100) substrates. J. Appl. Phys., vol. 100, 2006, pp. 103503-1-5.
[7] Kim J.S., Yu P.W., Leem J.Y., Lee J.J., Noh S.K., Kim J.S., Kim G.H., Kang S.K., Ban S.I., Kim S.G., Jang Y.D., Lee Y.H., Yim J.S., Lee D.: Growth of Si-doped InAs quantum dots and annealing effects on size distribution. J. Cryst. Growth, vol. 234, 2002, pp. 105-109.
[8] Jung S.I., Yeo H.Y., Yun I., Leem J.Y., Han I.K., Kim J.S., Lee J.I.: Photoluminescence study on the growth of self-assembled InAs quantum dots: Formation characteristics of bimodal-sized quantum dots. Physica E, vol. 33, 2006, pp. 280-283.
[9] Leonard D., Krishnamurthy M., Reaves C.M., Denbaars S.P., Petroff P.M.: Direct formation of quantum-siezed dots from uniform coherent islans of InGaAs on GaAs surfaces. Appl. Phys. Lett, vol. 63, 1993, pp. 3203-3205.
[10] Jocye B., Krzyżewski T.J., Bell G.R., Jones T.S., Le Ru E.C., Murray R.: Optimizing the growth of 1.3 um InAs/GaAs quantum growth. Phys. Rev. B, vol. 64, 2001, pp. 235317-235323.
[11] Liu H.Y., Hopkinson M., Harrison C.N., M. Steer J., Frith R.: Optimizing the growth of 1.3 3 um InAs/InGaAs dots-in-a-well structure. J. Appl. Phys., vol. 93, 2003, pp. 2931-2936.
[13] Izuka K., Mori K., Suzuki T.: Effects of growth interruption during the formation of InAs/GaAs self-assembled quantum dots grown by molecular beam epitaxy. Microelectronics J., vol. 34, 2003, pp. 611-613.
[13] Morishita Y., Osada K., Hasegawa T.: Effects of growth interruption during growth of InAs wetting layer on formation of InAs quantum dots. Jap. J. Appl. Phys., vol. 44, 2005, pp. 2925-2928.
[14] Ebiko Y., Muto S., Suzuki D., Itho S., Shiramine K., Haga T., Nakata Y., Sugiyama Y., Yokoyama N.: Volume distribution of InAs/GaAs self-assembled quantum dots by Stranski-Krastanow mode. J. Cryst. Growth, vol. 201/202, 1999, pp. 1150-1153.
[15] Saravanan S., Shimizu H.: Long wavelength and narrow photoluminescence linewidth from InAs quantum dots with GaAs cap layer on GaAs (100) substarte. J. Cryst. Growth, vol. 289, 2006, pp. 14-17.
[16] Engström O., Kaniewska M., Jung W., Kaczmarczyk M.: Relation between charge carrier emission mechanism and materiał properties for InAs/GaAs quantum dots. E-MRS-07, 28 maja - 1 czerwca, 2007, Strasbourg, Francja, referat.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWAD-0002-0008