|
本實是以超高真空化學氣相沉積法(UHV/CVD)在 550 C 下所成長的矽鍺扭
曲層超晶格薄膜(Si0.74Ge0.26/Si strained-layer super- lattices)為
研究對象,探討雜質擴散對其超晶格界面之熱穩定性的影響 . 於一系列的
溫度下(550 C - 1200 C),分別做純粹退火及雜質鎵,砷,鋅的擴散,處理時
間皆為8小時,藉以比較純粹退火和外加不同雜質之擴散對超晶格界面之破
壞過程的差異性. 而實驗之檢測分別以拉曼散射光譜(Raman
spectroscopy)分析原子鍵結的變化情形;再以雙晶X光繞射儀 (double
crystal diffractometer)偵測超晶格界面的變化情況.我們發現:超晶格
界面的應力會阻礙矽,鍺原子橫跨界面的擴散. 雜質砷會促使鍺群聚(
cluster)的發生,且在較低的溫度下(800 C 以下)是一個亞穩態,這也阻礙
了矽,鍺原子橫跨界面的擴散;而在更高的溫度下( 800 C 以上),則由於鍺
群聚使得晶格不相諧(lattice-mismatched)的程度加劇,橫跨界面的差排
較易產生,反而加速了橫跨界面擴散的進行. 雜雜質鎵的踢除(kick-out)
機構則會抑制鍺群聚的發生,並且使得在低溫下(800 C 以下),雜質鎵顯然
要比雜質砷更能促進矽,鍺原子橫跨界面的擴散;但是也因為雜質鎵抑制鍺
的群聚,從而要在更高的溫度下才能引發差排的大量產生,所以雜質鎵在高
溫階段並無明顯促進無序化現象.對超晶格而言,無論何種外加雜質都是一
種點缺陷,只是破壞界面的程度與過程有所差異. 於拉曼散射光譜的分析
中發現雜質鋅對於界面的最影響最微. 而從雙晶X光繞射得知,在低溫與高
溫兩階段分別是以雜質鎵及雜質砷顯著地促進矽,鍺原子橫跨界面的擴散.
|