ผลของการเพิ่มปริมาณไนโตรเจนและอินเดียมต่อการสร้างพันธะในฟิล์ม (In,Ga)(As,N) ที่ปลูกผลึกโดยวิธีเอ็มโอวีพีอี

Abstract

ในงานวิจัยนี้ เราได้วิเคราะห์อิทธิพลของการเติม N และ In ต่อการก่อเกิดพันธะใน ฟิล์มบาง (In,Ga)(As,N) ด้วยเทคนิคการกระเจิงแบบรามาน ชิ้นงานที่ใช้ศึกษาประกอบด้วย ฟิล์ม GaAsN และ InGaAsN ที่มีปริมาณ In และ N ต่างกัน ถูกปลูกบนวัสดุฐานรอง GaAs ผิวระนาบ (001) ด้วยวิธีเมทอลออแกนิกเวเปอร์เฟสเอพิแทกซี การตรวจสอบความเครียดเฉลี่ย ในชั้นฟิล์มด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์กำลังแยกสูง ชี้ให้เห็นว่าฟิล์ม GaAsN ที่ปลูกมี ความเครียดแบบดึงภายใต้อิทธิพลของวัสดุฐานรอง และเมื่อเติม In เข้าไป ส่งผลให้ได้ฟิล์ม InGaAsN มีค่าความเครียดแบบดึงลดลง และในที่สุดฟิล์ม InGaAsN จะอยู่ภายใต้ความเครียด แบบอัด ผลการตรวจสอบความเครียดแบบเฉพาะที่ในชั้นฟิล์มด้วยเทคนิคกระเจิงแบบรามาน ของ GaAsN พบว่าเมื่อปริมาณ N เพิ่มขึ้น ความเข้มสัญญาณรามานสำหรับรูปแบบการสั่นแบบ เฉพาะที่ของพันธะ Ga-N จะมีค่าเพิ่มขึ้น และพบตำแหน่งรามานชิฟท์ที่พลังงานสูงขึ้น โดยจะ ตรวจพบรามานชิฟท์ที่ตำแหน่ง 468 cm [superscript-1] สำหรับปริมาณ N ร้อยละ 0.94 และที่ตำแหน่งรามาน ชิฟท์ 473 cm-1 สำหรับปริมาณ N ร้อยละ 4.94 ข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าบริเวณรอบๆ อะตอม N มีความเครียดแบบเฉพาะที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อปริมาณ N ในชั้นฟิล์มเพิ่มขึ้น อัตราส่วนระหว่างความเข้มสัญญาณรามาน TO [subscript GaAs] และ LO [subscript GaAs] ที่แสดงถึงการบิดเบี้ยวของ โครงสร้างผลึกจะมีค่าเพิ่มขึ้น สำหรับกรณี InGaAsN พบว่าเมื่อเพิ่มปริมาณ In เข้าไปใน GaAsN รามานชิฟท์ที่ตำแหน่ง 473 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0) ได้ถูกเลื่อนไปยังตำแหน่ง 445 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0.375) และอัตราส่วนระหว่างความเข้มสัญญาณรามาน TO [subscript GaAs] และ LO [subscript GaAs] มีค่า ลดลง จึงคาดว่าความเครียดบริเวณรอบอะตอม N และการบิดเบี้ยวของโครงสร้างผลึกสามารถ ถูกทำให้ลดลงได้ด้วยการปรับปริมาณ In และ N