GaAs layer on c-plane sapphire for light emitting sources
GaAs layer on c-plane sapphire for light emitting sources
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用于发光源的 c 面蓝宝石上的 GaAs 层
DOI：
10.1016/j.apsusc.2020.148554
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发表时间：
2021
影响因子：
6.7
通讯作者：
Salamo, Gregory J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kumar, Rahul;Saha, Samir K.;Kuchuk, Andrian;Maidaniuk, Yurii;de Oliveira, Fernando Maia;Yan, Qigeng;Benamara, Mourad;Mazur, Yuriy I.;Yu, Shui-Qing;Salamo, Gregory J.
高质量的立方GaAs（111）A缓冲层已经在具有良好限定的台阶和平台的原子级平坦的c面三角蓝宝石衬底上生长。已经使用两步生长方法，其中在早期阶段，GaAs层已经在低温（LT）下生长，随后是第二高温GaAs生长层。除了两步生长工艺之外，还采用了AlAs成核层和多个退火步骤。然后研究了LT GaAs层在这种高度不相似的外延中的有效性。LT GaAs层导致具有光滑表面形态和高结晶质量的弛豫GaAs缓冲层。在70 nm GaAs缓冲层上外延生长了InGaAs量子阱（QW），并与GaAs（111）A衬底上生长的参考InGaAs量子阱进行了比较。沿着X射线和高分辨率横截面透射电子显微镜，与参考InGaAs QW相当的QW光致发光强度和线宽证实了我们的生长策略在蓝宝石上生产高质量GaAs的有效性。这证明了蓝宝石上GaAs光子学的机会以及在蓝宝石平台上实现集成微波光子芯片的潜力。
High-quality cubic GaAs (111)A buffer layers have been grown on an atomically flat c-plane trigonal sapphire substrate having well-defined steps and terraces. A two-step growth method has been used where, at an early stage, a GaAs layer has been grown at low temperature (LT), followed by second high-temperature GaAs growth layer. In addition to the two-step growth process, an AlAs nucleation layer and multiple annealing steps have been employed. The effectiveness of the LT GaAs layer in this highly dissimilar epitaxy was then investigated. An LT GaAs layer resulted in a relaxed GaAs buffer with smooth surface morphology and high crystalline quality. An InGaAs quantum well (QW) was epitaxially grown on the 70 nm GaAs buffer and compared with a reference InGaAs QW grown on a GaAs (111)A substrate. Along with x-ray and high-resolution cross-section transmission electron microscopy, comparable QW photoluminescence intensity and linewidth with respect to reference InGaAs QW confirmed the effectiveness of our growth strategies to produce high-quality GaAs on sapphire. This demonstrates the opportunity for GaAs photonics on sapphire and the potential to realise an integrated microwave photonic chip on a sapphire platform.
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