Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 213-236 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400503021300

Analysis of MBE growth and atomic exchange in thin highly strained InAs layers

C. d'Anterroches¹ et J.M. Gerard<sup>2

1</sup>  France Télécom CNET, BP. 98, 38243 Meylan, France
²  France Télécom CNET, 196, avenue H. Ravera, 92220 Bagneux, France

Abstract
The aim of this work is to prove the segregation process of indium during the growth of GaAs on InAs layers. A variety of structures has been grown to allow us to determine the width of indium distribution according to the growth process. Strained InAs/GaAs films as monolalayers, multilayers or multiquantum wells have been obtained. The indium segregation during growth has been proved in analyzing the electron images of the films and a new method for avoiding indium segregation in InGaAs/GaAs superlattices has been developed. Concerning the detailed image analyzis using image simulation, distortion measurements and intensity measurements have shown that intensity measurement is the most sensitive way to detect InAs containing layers in a GaAs matrix. It is demonstrated that less than 6% of indium can be detected. The segregation process has been demonstrated on symmetrical structures, and the nominal position of indium was determined with reference to AlAs films. Furthermore, a novel technique, which, by predeposition of indium, controls the segregation itself in order to build abrupt interfaces in the InGaAs/GaAs system, has been validated.

Résumé
Lobjet de ce travail est de prouver l'existence d'une ségrégation de l'indium lors de la croissance de GaAs sur un film d'InAs, et de trouver une technique pour l'éviter. Pour cela les films contraints de InAs/GaAs ont ete obtenus dans différentes conditions de croissance, des films isolés, des multicouches et des multipuits quantiques ont été étudiés. Des images de microscopie électronique haute résolution en transmission ont été analysées en détail afin de déterminer le meilleur moyen pour clairement différencier indium et gallium. La comparaison des résultats obtenus en faisant des simulations d'images, des mesures de distortion et des mesures d'intensité ont montré que les mesures d'intensité sont les plus sensibles pour l'analyse de l'indium. Moins de 6% d'indium peut être détecté. Les résultats obtenus par cette technique ont été complétés par l'étude des propriétés optiques des films. Il a été démontré que la distribution d'indium au delà d'une monocouche est due à une ségrégation en surface lors de la croissance, et qu'une technique de prédéposition permet de l'éviter.

PACS
8115G - Vacuum deposition.
6865 - Low dimensional structures: growth, structure and nonelectronic properties.
6822 - Surface diffusion, segregation and interfacial compound formation.
6220F - Deformation and plasticity.
6825 - Mechanical and acoustical properties of solid surfaces and interfaces.
0510D - Epitaxial growth.
2520D - II VI and III V semiconductors.

Key words
deformation -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- indium compounds -- molecular beam epitaxial growth -- monolayers -- semiconductor epitaxial layers -- semiconductor growth -- semiconductor quantum wells -- semiconductor superlattices -- surface segregation -- InAs GaAs -- highly strained layers -- MBE growth -- atomic exchange -- segregation -- monolayers -- multilayers -- multiquantum wells -- InGaAs GaAs superlattices -- image simulation -- distortion measurements -- intensity measurements -- symmetrical structures -- InGaAs GaAs


© EDP Sciences 1994