Badanie nanostruktur warstwowych InAlGaAs/AlGaAs/GaAs, metodą SIMS przy stosowaniu wiązki jonów o ultra-niskiej energii

Przeprowadzono analizę profilową nanostruktur warstwowych wytworzonych metodą epitaksji z fazy gazowej związków metalo-organicznych (ang. MOVPE). Do analizy zastosowano spektrometrię mas jonów wtórnych (SIMS) - wykorzystano wiązkę jonów o ultra niskiej energii. Badanymi układami były wielokrotne studnie kwantowe (ang. MQW) składające się ze związków InAlGaAs, AlGaAs oraz GaAs. Struktury naniesione były na podłoże GaAs i składały się z buforu 150 - 500 nm GaAs, rejonu studni kwantowych oraz warstwy przykrywającej 50-70 nm GaAs. Rejon studni kwantowych jest trzywarstwową strukturą okresową składającą się z warstw InxAlyGai1-x-yAs o grubości 4,5 - 9 nm oraz warstw GaAs lub AlzGa1-zAs o grubości 30 nm. Analizy profilowe SIMS przeprowadzono stosując wiązkę jonów Ar+ o energii 880 e V i na granicy warstw GaAs/InAlGaAs układu wielokrotnych studni kwantowych uzyskano głębokościową zdolność rozdzielczą (16%-84%) ok. 3 nm. Porównanie wyników SIMS z wynikami uzyskanymi metodą wysokorozdzielczej dyfrakcji promieniowania X (ang. HRXRD) pozwoliło na pomiar grubości poszczególnych warstw badanych struktur a także na pomiar molowej zawartości indu w czteroskładnikowym związku InAlGaAs.

---

Ultra-low energy secondary ion mass spectrometry (SIMS) depth profile analysis was performed on metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) grown structures. The layered systems are multi-quantum well (MQW) structures composed of InAlGaAs, AlGaAs and GaAs. The structures typically consisted of GaAs substrate, 150 - 500 nm GaAs buffer, MQW region and 50 - 70 nm GaAs cap layer. The MQW is a 3-layer period superlattice made of 4.5 - 9 nm thick InxAlyGa1-x-yAs layers and 30 nm thick GaAs or AlzGa1-zAs layers. SIMS analyses performed with the use of 880 eV Ar+ ion beam give depth profile resolution (16%-84%) of ~3 nm measured at GaAs/InAlGaAs interface of MQW structure. Comparison of SIMS data with high resolution X-ray diffraction (HRXRD) allows to measure thickness of particular layers in the studied structures as well as indium molar fraction in quaternary compound InAlGaAs.