金属豊富な成長条件を使用した窒化物薄膜の分子線エピタキシー中のカチオン導入の熱力学的分析

従来のGaN、AlN、InNおよびそれらの合金の窒化物薄膜のrfプラズマ分子線エピタキシーによる成長アプローチは、窒素が豊富な条件と比較して材料品質が改善されるため、金属豊富な表面条件を使用しています。表面金属は成長中の薄膜に取り込まれることがあり、界面活性剤として機能したり、基底薄膜や基板と反応したりします。簡単な化学交換反応モデルと分子線エピタキシー成長温度における熱力学データを用いて、金属豊富な条件下でのIII族サイトにおける優先導入系列がAlB, Be, Si, MgGaIn, Feであることが予測されました。この系列は観察された三元成長挙動および界面活性剤の順序と一致しています。また、この系列はAlNにおけるシリコン移動と一致していますがGaNでは一致しておらず、AlNよりもGaNでのベリリウム遷移は鋭く、GaN中の鉄の顕著な移動、SiC表面とのAlN核生成層の反応性とも一致しています。このモデルは、BGaNおよびBAlNにおける金属豊富な条件でのホウ素の取り込みを予測するために使用され、窒化物薄膜の金属豊富なエピタキシャル成長中の他のカチオンの取り込み挙動を予測するツールとして有用であることが期待されます。