Образование нанокристаллов GaN на графеноподобных g-AlN и g- Si3N3 методом аммиачной МЛЭ/ Милахин Д.С., Малин Т.В., Мансуров В.Г., Галицын Ю.Г., Журавлев К.С., Лебедок Е.В., Разумец Е.А.

Abstract

После успеха в синтезировании графена, бинарные соединения AlN и GaN привлекли большой исследовательский интерес благодаря возможности формирования в виде сверхтонких слоёв с графеноподобной гексагональной структурой, имеющей sp2-гибридизованные электронные состояния [1]. Графеноподобные слои A3-нитридов представляют собой неполярный материал, имеющий ненулевую ширину запрещенной зоны. Графеноподобный AlN (g-AlN) может быть использован в качестве подзатворного диэлектрика для изоляции двумерных проводников типа графена или силицена с нулевой запрещенной зоной. Синтез g-AlN/g-GaN слоёв и формирование квантовых точек (КТ) разного размера и плотности на графеноподобных слоях A3-нитридов открывает возможности для создания различных светоизлучающих приборов. В связи с этим важно изучить эпитаксиальный рост GaN на таких поверхностях. Данная работа посвящена изучению процессов формирования нанокристаллов GaN на графеноподобных (g-Si3N3 и g-AlN) слоях методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Образцы исследовались in situ методом дифракции быстрых электронов на отражение. На дифракционных картинах (ДК) наблюдалось появление разориентированных нанокристаллов либо 3D островков GaN в зависимости от выбранных условий роста и поверхности зарождения (g-Si3N3 или g-AlN). Рост GaN на g-Si3N3 в диапазоне температур 600°С-850°С с использованием потока аммиака 275 ст. см3/мин. приводил к формированию поликристаллического GaN. При эпитаксиальном росте GaN на g-AlN/Si(111) были использованы стандартные ростовые условия двумерного роста w- GaN на w-AlN. Наблюдался эпитаксиальный рост хорошо ориентированных 3D-островков GaN. Важно отметить, что характерной особенностью, наблюдаемой ДК, являлось наличие на ДК рефлексов реконструкции (8х8) от g-Si3N3 и (4х4) от g-AlN, что указывает на неполное покрытие подложки вновь синтезируемым GaN. Измеренное, с использованием параметра решётки кремния, значение параметра решётки трёхмерных островков GaN составило 3,19Ǻ, что соответствует параметру решетки w-GaN.