Growth of AlχGa1–χ As/GaAs structures for single quantum wells by solid arsenic MOCVD system

Abstract

The results obtained from the growth and characterization of AlχGa1–χ As/GaAs multilayer structures by a Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) system based on metallic arsenic are presented. The MOCVD system was adapted in order to be used for the growth of quantum wells structures. Our main goal is to explore the capability of this growth system for growing high quality multilayer structures, including quantum wells. The use of metallic arsenic to replace the hydride group V precursor (AsH3), could introduce important differences into the growth process due to the absence of atomic hydrogen. The main electrical and optical characteristics of both GaAs y AlχGa1–χ As epilayers to be used for the fabrication of multilayer structures are discussed. The assessment of these epilayers and structures was carried out using low temperature photoluminescence (PL), Hall effect measurements, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, secondary ion mass spectroscopy (SIMS) and Atomic Force Microscopy (AFM).

Translated abstract

Se presentan los resultados del crecimiento y caracterización de estructuras multicapa de AlχGa1–χ As/GaAs utilizando un sistema para depositar películas semiconductoras a base de precursores metalorgánicos y arsénico sólido (MOCVD, de Metalorganic Chemical Vapor Deposition). El sistema MOCVD se adaptó para crecer estructuras semiconductoras con pozos cuánticos. El objetivo central de este trabajo fue explorar la capacidad del sistema MOCVD para realizar estructuras de alta calidad, que incluyan pozos cuánticos. El uso de arsénico metálico para sustituir a la arsina como precursor del grupo V (AsH3), puede introducir diferencias importantes en el proceso de crecimiento por la ausencia de hidrogeno atómico. Se discuten las principales características eléctricas y ópticas de las películas de GaAs y AlχGa1–χ As usadas en la realización de las estructuras multicapa. La evaluación de las películas y de las estructuras se realizó por mediciones de fotoluminiscencia (PL) a baja temperatura, difracción de rayos-X, espectroscopia Raman, espectroscopia de masas de iones secundarios (SIMS) y microscopia de fuerza atómica (AFM).