Fabrikasi Mikrodisk GeSn Berkualitas Tinggi dan Strain-Relaxed dengan Mengintegrasikan Pertumbuhan Epitaxial Selektif dan Metode Etsa Basah Selektif
Abstrak
GeSn adalah bahan yang menjanjikan untuk pembuatan perangkat fotonik dan nanoelektronik on-chip. Teknik pemrosesan yang didedikasikan untuk GeSn telah dikembangkan, termasuk epitaksi, anil, implantasi ion, dan etsa. Dalam karya ini, mikrodisk GeSn yang ditangguhkan, direlaksasi, dan berkualitas tinggi diwujudkan dengan pendekatan baru tanpa etsa apa pun pada paduan GeSn. Paduan GeSn ditumbuhkan pada substrat Ge (001) pra-pola dengan epitaksi berkas molekuler pada suhu rendah. Mikroskop elektron transmisi dan mikroskop elektron pemindaian dilakukan untuk menentukan struktur mikro sampel GeSn. Mikrodisk dengan diameter alas Ge yang berbeda dibuat dengan mengontrol waktu etsa basah selektif, dan hasil mikro-Raman menunjukkan bahwa mikrodisk dengan dimensi yang berbeda dari alas Ge yang tersisa memiliki tingkat relaksasi regangan yang berbeda. Ketegangan tekan dari microdisks hampir sepenuhnya santai di bawah kondisi yang sesuai. Teknologi pemrosesan semikonduktor yang disajikan dalam karya ini dapat menjadi metode alternatif untuk membuat GeSn inovatif dan struktur mikro/nano berbasis material lainnya untuk berbagai fotonik yang kompatibel dengan Si, 3D-MOSFET, dan aplikasi perangkat mikroelektromekanis.
Pengantar
Germanium-timah (GeSn), bahan pelengkap kelompok IV yang kompatibel dengan logam-oksida-semikonduktor (CMOS), telah menarik perhatian yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir untuk aplikasinya dalam elektronik dan optoelektronika. Paduan lebih banyak Sn menjadi Ge dapat meningkatkan mobilitas pembawa serta mengubah celah pita dari transisi tidak langsung ke langsung [1, 2]. Pekerjaan teoritis [3,4,5] dan studi eksperimen berbasis fotoluminesensi [6,7,8] menunjukkan bahwa transisi tidak langsung ke langsung untuk paduan GeSn yang direlaksasi terjadi pada kandungan Sn tidak kurang dari 6,5%. Namun, rendahnya (1%) keseimbangan kelarutan Sn dalam Ge [9, 10] dan ketidaksesuaian kisi yang besar (~ 15%) antara Ge dan -Sn memperkenalkan tantangan besar untuk realisasi paduan GeSn bebas cacat bahkan dengan beberapa % atom dari substitusi Sn. Penggunaan teknik pertumbuhan non-ekuilibrium seperti epitaksi balok molekul suhu rendah (MBE) [11,12,13,14,15], deposisi uap kimia (CVD) [16,17,18,19,20], dan epitaksi fase padat [21, 22] sangat dibutuhkan.
Dalam kasus paduan GeSn yang ditumbuhkan pada substrat virtual Ge yang direlaksasi regangan atau substrat Ge, kualitas GeSn tertinggi diharapkan dapat dicapai dalam kondisi pseudomorfik, atau regangan penuh yang dapat menghindari pembentukan ketidaksesuaian dan dislokasi ulir. Namun demikian, paduan GeSn tersebut mengalami regangan tekan (~ 0,15% per 1% Sn) dan regangan yang diinduksi epitaksi ini meniadakan efek paduan Sn dengan Ge untuk konversi celah pita. Akibatnya, kandungan Sn yang jauh lebih tinggi sebesar 17% untuk epi-layer GeSn pseudomorfik pada Ge (001) [23] diperlukan untuk mencapai celah pita langsung, yang mengarah ke tantangan epitaksi yang sangat tinggi dan kualitas material yang rendah. Oleh karena itu, manipulasi regangan tanpa mengorbankan kualitas kristal dari lapisan epi GeSn menjadi isu yang sangat penting. Penghapusan selektif substrat virtual Ge yang menginduksi stres atau substrat Ge di bawah lapisan epi GeSn untuk membentuk struktur mikro yang tersuspensi sebagian adalah teknik yang menjanjikan untuk mengatasi regangan tekan dalam film GeSn. Misalnya, mikrodisk GeSn yang ditangguhkan dengan pilar pendukung di tengah dibuat [24,25,26,27,28]. Struktur tidak hanya dapat mengendurkan regangan tekan pada lapisan GeSn melalui deformasi elastis pada permukaan bebas tetapi juga membatasi model optik di dekat tepi mikrodisk karena kontras indeks bias yang kuat antara GeSn dan media sekitarnya (udara), seperti berbisik -galeri-mode [16, 25]. Hingga saat ini, hanya satu metode untuk menyiapkan mikrodisk GeSn melalui litografi optik pasca-pertumbuhan dan etsa top-down dari film GeSn dua dimensi yang dilaporkan [16, 24, 29, 30]. Namun, proses tersebut mungkin mengalami efek ketidakcocokan termal selama proses etsa pasca-pertumbuhan, yang akan menyebabkan kualitas bahan mikrodisk GeSn yang menurun. Baru-baru ini, P.Ponath et al. melaporkan pertumbuhan area selektif c . yang sangat kristalin -BTO berorientasi sumbu [31], yang mengilhami kami untuk pembuatan struktur mikro GeSn. Dengan mendepositkan mikrodisk GeSn secara langsung pada langkah terakhir pada SiO yang telah dipola sebelumnya2 /Ge substrat dan kemudian secara selektif mengetsa substrat Ge mengikuti pengorbanan SiO2 penghapusan lapisan, mikrodisk GeSn yang ditangguhkan dapat dibuat tanpa proses etsa pasca-pertumbuhan konvensional dan kompleks. Metode seperti itu, jika memungkinkan, dapat menghindari masalah yang disebutkan di atas dan dengan demikian memperoleh struktur mikro GeSn yang lebih berkualitas dan tidak regangan. Selain itu, ini juga merupakan metode yang sangat menjanjikan yang dapat mencapai pola arbitrer dengan akurasi tinggi dan rasio aspek yang baik, terutama untuk integrasi tiga dimensi dari struktur perangkat kompleks yang memerlukan kontrol ketebalan lapisan yang tepat.
Dalam makalah ini, struktur mikrodisk GeSn berhasil dibuat dengan metode baru. Ini adalah pertama kalinya untuk mempersiapkan mikrodisk GeSn dengan menggabungkan pertumbuhan epitaxial selektif dengan langkah sederhana etsa basah selektif. Ketebalan, konsentrasi Sn, dan kualitas kristal epi-layer GeSn dicirikan oleh mikroskop elektron transmisi resolusi tinggi (HRTEM) dan spektrometri massa ion sekunder (SIMS). Pemindaian mikroskop elektron (SEM) dan spektroskopi mikro-Raman (μ-Raman) digunakan untuk mendapatkan wawasan tentang struktur mikro dari mikrodisk GeSn yang dibuat. Hasil suhu kamar (RT) -Raman menunjukkan bahwa mikrodisk dengan dimensi yang berbeda dari alas Ge yang tersisa memiliki tingkat relaksasi regangan yang berbeda. Ketegangan tekan dari microdisks hampir sepenuhnya santai di bawah kondisi yang sesuai. Metode untuk membuat mikrodisk tanpa perlu mengetsa GeSn itu sendiri bermanfaat untuk mendapatkan GeSn yang santai dan berkualitas tinggi serta struktur nano material lainnya.
Metode
Materi
Wafer Ge dibeli dari perusahaan AXT. Aseton, isopropil alkohol, asam fluorida, etil alkohol, hidrogen peroksida, amonia berair dan kalium hidroksida dipasok oleh Sinopharm Chemical Reagent (Cina). Deionisasi H2 O (18,2 MΩ·cm) diperoleh dari sistem ultrafiltrasi (Milli-Q, Millipore, Marlborough, MA).
Persiapan Substrat Ge Berpola
Wafer Ge (001) (tipe-n, 0,025–0,031 cm) pertama-tama direndam dalam aseton dan isopropil alkohol selama 3 menit dan kemudian dibersihkan secara kimiawi menggunakan larutan asam fluorida encer (HF:H2 O =1:20) selama 20 detik di RT. Ini diikuti dengan pembilasan dalam menjalankan deionisasi H2 O (DI–H2 HAI). Prosedur pembersihan sangat penting, terutama perawatan HF untuk mengelupas lapisan oksida asli dan untuk memastikan bahwa permukaan Ge bersih dan kontak dekat dengan SiO berikutnya2 lapisan. Dalam hal ini, profil pengangkatan dicapai dengan pengendapan Si/SiO2 lapisan komposit. Kemudian wafer dikeringkan dengan cara blow dry N2 dan dengan cepat dimuat ke dalam ruang vakum ultra tinggi (UHV) dari deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma (PECVD) dan dianil pada 300 °C selama 20 menit hingga gas benar-benar keluar. Kemudian, 300 nm SiO2 lapisan diendapkan pada suhu yang sama oleh PECVD diikuti oleh deposisi 50 nm polikristalin Si yang tidak didoping oleh sputtering magnetron di RT, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1a. Bukaan melingkar di Si/SiO2 lapisan komposit dipola dengan menggunakan teknik fotolitografi standar (Gbr. 1b) dan proses etsa dua langkah (Gbr. 1c, d).
Ilustrasi skema penampang untuk pembuatan mikrodisk GeSn yang ditangguhkan
Secara rinci, sebelum membuat pola Si/SiO2 /Ge wafer, wafer dibersihkan dengan aseton, etil alkohol, dan DI-H2 O, lalu dikeringkan dengan N2 dan dipanggang terlebih dahulu dalam oven pada suhu 90 ° C. Selanjutnya dilakukan spin-coating dengan photoresist AZ5214 menggunakan spin-coater dengan kecepatan 4000 r/min selama 30 detik dan diletakkan di atas hotplate untuk soft baking pada suhu 90 °C selama 2 menit. Mesin pembuat pelat (Heidelberg, uPG501) kemudian digunakan untuk membuat susunan pola bentuk lingkaran pada Si/SiO2 /Ge tumpukan. Pola melingkar dipasang pada jarak 5 m satu sama lain, sedangkan diameternya berkisar antara 3 hingga 5 m. Pola tersebut kemudian dipindahkan ke bagian bawah SiO2 lapisan dengan etsa dua langkah. Etsa kering anisotropik dengan etsa ion reaktif dengan campuran gas CF4 dan O2 pertama kali digunakan untuk mengetsa Si/SiO2 lapisan dan berhenti dengan sekitar 20 nm SiO2 kiri. Kemudian pelarutan photoresist dan etsa basah menggunakan HF encer di RT disewa untuk menghilangkan SiO2 kiri2 lapisan untuk mengekspos germanium di bukaan melingkar dan juga untuk mengetsa secara lateral di bawah tepi polisilikon yang ditentukan untuk membuat overhang yang merupakan profil yang diinginkan untuk lepas landas.
Pertumbuhan GeSn dan Fabrikasi Mikrodisk
Untuk deposisi film tipis GeSn, sistem MBE sumber padat (Riber SSC) dengan tekanan dasar 2 × 10
−10
Torr digunakan [32]. Evaporator berkas elektron dan sel efusi BN pirolitik menggunakan sumber padat kemurnian tinggi dilengkapi untuk penguapan Ge dan Sn dalam sistem MBE. Sebuah monitor kristal kuarsa digunakan untuk mengkalibrasi tingkat deposisi. Sebelum memuat media berpola ke dalam sistem UHV, media dibersihkan dengan O2 plasma untuk menghilangkan residu organik yang disebabkan oleh etsa kering. Diikuti dengan pembilasan dalam aseton, isopropil alkohol, dan HF encer, substrat dipindahkan ke ruang MBE untuk pertumbuhan GeSn. Setelah desorpsi termal pada 450 °C selama 15 menit, substrat didinginkan secara in situ hingga 150 °C untuk pertumbuhan lapisan paduan GeSn dengan laju pertumbuhan Ge 0,5 s
−1
dan fluks Sn terkontrol sebagai sumber dopan. Suhu pertumbuhan ini cukup rendah untuk secara efisien menahan segregasi permukaan Sn. Untuk mencegah oksidasi, lapisan tutup Ge 10 nm akhirnya diendapkan pada suhu yang sama.
Setelah pertumbuhan, paduan GeSn dengan konsentrasi Sn nominal 4% dan 10% akan digunakan untuk fabrikasi mikrodisk. Lapisan polisilikon setebal 30 nm tambahan kemudian diendapkan di atas sampel di RT menggunakan sputtering magnetron untuk melindungi lapisan GeSn dari etsa berikut. Kemudian, SiO kurban2 lapisan telah dihapus menggunakan HF encer (1:1), yang juga mengarah pada penghapusan lapisan polisilikon overlay dan film GeSn disimpan di atasnya. Seperti dapat dilihat pada Gambar. 2, mesa GeSn melingkar yang terisolasi terungkap setelah SiO2 lapisan telah dihapus. Namun, pinggiran mesa melingkar tidak begitu halus yang buruk untuk efek batas optik. Situasi yang tidak terduga ini disebabkan oleh pengendapan GeSn di tepi bagian bawah SiO2 lapisan yang muncul dari etsa lateral yang tidak mencukupi dari bagian bawah SiO2 dan deposisi sudut off-normal (30 °). Selanjutnya, langkah sederhana etsa basah selektif memotong mesa melingkar di RT, menghasilkan struktur mikrodisk GeSn yang ditangguhkan. Selective etchant (APM) terdiri dari H2 O2 (31 berat%), NH4 OH (28 wt%), dan DI-H2 O dengan rasio volume 2:0,5:80 [30]. Akhirnya, lapisan polisilikon pelindung atas dihilangkan dengan KOH. Skema langkah-langkah proses ditunjukkan pada Gambar. 1e–i.
Gambar SEM tampilan atas dari mesa melingkar GeSn berdiameter 5 m yang terisolasi setelah pelepasan topeng bayangan
Dalam metode kami untuk membuat mikrodisk GeSn, pengetsaan basah selektif akhir penting karena tingkat etsa yang berbeda untuk bahan GeSn dengan konsentrasi Sn yang berbeda. Selektivitas etsa Ge over Ge1−x Snx juga akan bervariasi dengan konsentrasi Sn. Semakin tinggi konsentrasi Sn dalam GeSn, semakin tinggi pula cakupan permukaan SnOy akan dikembangkan [33]. Ini akan mengurangi tingkat etsa basah GeSn dan menyebabkan selektivitas etsa yang lebih tinggi dari Ge di atas GeSn. Studi sebelumnya telah melaporkan bahwa H2 O2 etsa basah berbasis (H2 O2 :NH4 OH:H2 O =2:0.5:80), sama dengan pekerjaan ini, mencapai selektivitas etsa Ge atas Ge0,928 Sn0,072 dari 9:1 [30].
Hasil dan Diskusi
Gambar 3a menunjukkan mikrograf TEM penampang dari mesa melingkar GeSn berdiameter 5 m tanpa lapisan polisilikon atas. Gambar 3b, c adalah mikrograf TEM (HRTEM) resolusi tinggi untuk wilayah A dan B, masing-masing sesuai dengan antarmuka GeSn/Ge dan wilayah tengah lapisan GeSn. Ketebalan film lapisan GeSn adalah sekitar 250 nm (Gbr. 3a) di bawah ketebalan topeng bayangan. Seperti dapat dilihat pada Gambar. 3b, cacat terutama terlokalisasi pada antarmuka GeSn/Ge dengan ketebalan 30 nm, menghasilkan pertumbuhan kristal tunggal GeSn berikut. Gambar HRTEM wilayah B menunjukkan pinggiran kisi yang jelas dari lapisan GeSn, menunjukkan paduan sangat kristal dan pola transformasi Fourier cepat (FFT) wilayah B cocok dengan pola difraksi GeSn seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3c. Selain itu, untuk mengkonfirmasi konsentrasi Sn dari paduan GeSn, pengukuran SIMS diselesaikan seperti yang ditunjukkan pada sisipan Gbr.3a. Konsentrasi Sn adalah 9,8 ± 0,5%, sesuai dengan nilai nominal sekitar 10%. Selain itu, distribusi atom Sn sangat seragam dalam profil kedalaman film GeSn yang tumbuh.
a Gambar TEM penampang dari mesa melingkar GeSn berdiameter 5 m tanpa lapisan polisilikon atas. Inset:Profil kedalaman SIMS dari lapisan GeSn. b Gambar TEM resolusi tinggi dari antarmuka GeSn/Ge (wilayah A). c Gambar TEM resolusi tinggi untuk wilayah tengah lapisan GeSn (wilayah B). Sisipan:Pola FFT wilayah B
Struktur permukaan sampel dipelajari dengan SEM. Gambar 4a menunjukkan gambar SEM tampak atas dari Ge0,96 . diameter 5 m Sn0,04 mesa melingkar setelah 510 detik pengetsaan basah selektif dengan larutan APM di RT. Harus disebutkan bahwa etsa disiapkan tepat sebelum percobaan untuk menghindari efek penuaan bahan kimia. Gambar SEM menunjukkan bahwa tidak hanya substrat Ge tetapi juga bagian dari mesa GeSn yang tergores. Kegagalan untuk membentuk struktur disk untuk Ge0,96 Sn0,04 paduan ini disebabkan oleh konsentrasi Sn yang rendah yang menghasilkan selektivitas etsa Ge yang rendah terhadap GeSn. Berbeda dengan Ge0,96 Sn0,04 sampel, sampel mesa melingkar GeSn berdiameter 5 m dengan konsentrasi Sn yang lebih tinggi 9,8% juga digores oleh APM di RT. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b, c. c, struktur mikrodisk berhasil dibentuk untuk Ge0.902 Sn0,098 paduan setelah etsa basah 510 detik. Sebelumnya, Han et al. [30] melaporkan bahwa mereka membuat Ge0.928 . yang ditangguhkan sebagian Sn0,072 microdisks (5 m dalam dimensi) dengan sekitar 1,2 m undercut menggunakan H2 O2 berbasis etsa basah dengan selektivitas 7:1. Namun, setelah etsa basah selektif, tepi piringan mereka menjadi bengkok dan retak karena gaya tarik menarik yang kuat antara struktur tersuspensi dan substrat saat cairan etsa dihilangkan, yang menarik struktur mikrodisk yang dilepaskan ke dalam kontak dengan substrat. 24]. Tetapi fenomena ini tidak terjadi dalam eksperimen kami bahkan memperpanjang etsa selektif hingga hampir sepenuhnya menghilangkan alas Ge di bawahnya. Hal ini dapat dijelaskan dengan selektivitas etsa yang lebih tinggi dan lapisan GeSn yang lebih tebal sekitar 250 nm. Menariknya, alas menunjukkan segi tak terduga dengan orientasi yang berbeda yang mungkin disebabkan oleh tingkat etsa lateral yang bergantung pada orientasi selama proses etsa basah selektif.
Gambar SEM setelah etsa basah selektif. a Diameter 5 m Ge0,96 Sn0,04 mesa melingkar setelah 510 s etsa. b , c Diameter 5 m Ge0,902 Sn0,098 mesa melingkar setelah 510 detik etsa
Selain itu, mikrodisk dengan alas Ge dengan diameter berbeda dibuat dengan mengontrol waktu etsa selektif. Gambar 5a menunjukkan diameter alas Ge yang tersisa sebagai fungsi waktu etsa di APM. Bilah kesalahan mewakili standar deviasi dari data lima mikrodisk berbeda dalam sampel yang sama. Kecenderungan garis yang sama menunjukkan bahwa tingkat etsa Ge kira-kira sama untuk Ge0,902 Sn0,098 disk dengan diameter yang berbeda dari 3 m dan 5 m, dan sesuai dengan nilai tingkat etsa dari Ref. [30]. Selain itu, diameter minimum alas Ge untuk mikrodisk GeSn berdiri adalah sekitar 300 nm. Mikrodisk GeSn yang tersuspensi akan ditarik ke bawah oleh gaya tarik menarik yang kuat jika alas Ge menjadi lebih kecil.
a Diameter alas Ge sebagai fungsi waktu penggoresan basah selektif untuk diameter 3 m (garis putus-putus hijau) dan 5 m (garis putus-putus biru) Ge0,902 Sn0,098 disk. b Pengukuran raman shift line scan dilakukan sepanjang diameter 5 m Ge0,902 Sn0,098 mesa (titik hijau) dan mikrodisk dengan alas Ge berdiameter 2 m (titik ungu) dan alas Ge berdiameter 300 nm (titik biru)
Untuk menyelidiki distribusi regangan elastis dari mikrodisk GeSn, -Raman dilakukan di RT pada disk berdiameter 5 m, menggunakan laser 633 nm untuk eksitasi dengan ukuran spot sekitar 600 nm. Daya laser hanya 1% dari daya maksimum (15 mw) untuk meminimalkan efek termal [34], dan kedalaman penetrasi laser eksitasi dalam film GeSn kira-kira 50 nm [26]. Pergeseran Raman diukur dengan menyesuaikan spektrum dengan fungsi Lorentzian.
Gambar 5b menunjukkan pemindaian garis Raman satu dimensi untuk Ge0,902 Sn0,098 struktur mikro. Jelas dicatat (1) untuk mesa berdiameter 5 m tanpa undercut, puncak Raman yang terkait dengan mode fonon Ge-Ge LO bergeser secara tidak jelas ke bilangan gelombang yang lebih rendah dari pusat ke tepi mesa, dan pergeseran Raman yang besar menunjukkan bahwa ada regangan tekan yang besar di mesa GeSn; (2) untuk mikrodisk berdiameter 5 m dengan alas Ge berdiameter 2 m, puncak Raman yang terkait dengan mode fonon Ge-Ge LO bergeser dengan jelas ke bilangan gelombang yang lebih rendah dari pusat ke tepi disk, memperlihatkan gradien regangan karena penahan ke alas Ge yang relatif besar. Dan mikrodisk GeSn 5 m dengan alas berdiameter 2 m masih mempertahankan sejumlah regangan tekan di perifernya; (3) posisi puncak Ge-Ge diukur sepanjang diameter 5 m Ge0,902 Sn0,098 microdisk dengan diameter 300 nm Ge alas tetap konsisten dan memiliki pergeseran Raman yang jelas berkurang. Oleh karena itu, disk dengan alas Ge yang sempit (diameter sekitar 300 nm) diharapkan dapat direlaksasi sepenuhnya.
Pada Gambar 6, kami menyajikan spektrum hamburan Raman yang khas dengan diameter 5 m Ge0,902 Sn0,098 microdisk dengan alas Ge diameter 300 nm. Untuk piringan, spektrum Raman menunjukkan puncak asimetris pada frekuensi 292,4 cm
−1
sesuai dengan mode Ge-Ge LO. Spektrum Raman yang direkam untuk mesa berdiameter 5 m dan substrat Ge (001) curah referensi juga diplot untuk perbandingan. Perhatikan bahwa setelah undercutting, hapus shift Raman (− 6,3 cm
−1
) dari puncak Ge-Ge dapat diamati untuk mikrodisk 9,8% Sn, karena pergeseran frekuensi Raman dalam paduan semikonduktor dipengaruhi terutama oleh regangan dan komposisi. Studi Raman sebelumnya [33, 35,36,37] telah menunjukkan bahwa pergeseran Raman dari mode fonon Ge-Ge LO di GeSn dapat dinyatakan sebagai fungsi dari konsentrasi Sn xSn dan regangan biaksial dalam bidang ε∥ mengikuti Persamaan. (1):
Perbandingan spektrum Raman dari Ge 5 m0,902 Sn0,098 microdisk dengan alas Ge diameter 300 nm, Ge 5 m0,902 Sn0,098 diameter mesa dan substrat Ge curah sebagai referensi. Sisipan:tampilan spektrum Raman yang diperbesar. Puncak Ge-Sn juga dapat diamati sekitar 260 cm
−1
, dan geser ke bawah dengan mengecilkan diameter alas Ge
dimana ωGeSn dan ωGe adalah posisi puncak mode fonon Ge-Ge LO masing-masing di GeSn dan dalam Ge massal, sedangkan A dan B adalah koefisien.
Ge-Ge LO Raman puncak untuk mesa dan piringan menunjukkan pergeseran 1,4 cm
−1
dan 7,7 cm
−1
dibandingkan dengan puncak Ge curah (300,1 cm
−1
). Dengan mengambil koefisien dari hasil eksperimen sebelumnya [37], nilai pewarnaan biaksial dalam bidang ε∥ dihitung menjadi 1,18% untuk mesa GeSn yang tumbuh. Untuk mikrodisk buatan, pewarnaan biaksial dalam bidang ε∥ kira-kira sama dengan 0, mengkonfirmasikan relaksasi regangan mikro yang hampir sepenuhnya. Menurut perhitungan teoretis terbaru Ge1-x Snx struktur pita elektronik [38], Ge0.902 Sn0,098 lapisan adalah bahan celah pita tidak langsung dengan energi celah pita sekitar 0,56 eV, sedangkan Ge0,902 relaks sepenuhnya Sn0,098 microdisk adalah bahan celah pita langsung dengan energi celah pita sebesar 0,50 eV.
Kesimpulan
Kesimpulannya, mikrodisk GeSn berhasil dibuat dengan menggabungkan pertumbuhan epitaksi selektif dengan proses etsa basah selektif. HRTEM dan SEM dilakukan untuk mengkonfirmasi bahwa paduan GeSn sangat kristal dan bahwa struktur mikrodisk GeSn mudah dibentuk oleh etsa basah selektif sederhana. Pengukuran -Raman mengungkapkan bahwa relaksasi regangan mikrodisk GeSn akan semakin besar dengan semakin mengecilnya diameter alas Ge karena kendala mekanis yang semakin berkurang secara bersamaan dari alas Ge yang lebih kecil. Dan akhirnya, mikrodisk GeSn relaksasi regangan berkualitas tinggi dan sepenuhnya dicapai dengan metode yang lebih hemat biaya ini. Proses fabrikasi juga merupakan metode yang sangat menjanjikan untuk mencapai ukuran mesa GeSn yang lebih kecil hingga efek ukuran kuantum lateral semakin penting, dan untuk mendapatkan struktur nano GeSn lainnya seperti titik kuantum GeSn, nanomesh GeSn, dan kawat nano GeSn untuk fotonik dan elektronik masa depan yang kompatibel dengan Si aplikasi perangkat.
Ketersediaan Data dan Materi
Data yang mendukung temuan karya ini tersedia dari penulis terkait atas permintaan yang wajar.
