砷化铟（InAs）同质外延生长 *E

        砷化铟（InAs）因其高电子迁移率、窄带隙、高载流子浓度的可行性以及在6.1 A˚晶格匹配系统（InAs、GaSb、AlSb及其合金）中进行量子工程的机会而引起了人们对不同器件应用的兴趣。InAs（001）衬底上不同掺杂浓度的InAs层已被制成光电探测器和雪崩光电二极管等器件。在中红外（IR）量子级联（QC）和带间级联（IC）激光器的应用中，高n型掺杂（轻掺杂或未掺杂）同质外延InAs层被用作等离子体包层（和波导空间）层，以取代传统的半导体波导结构，从而有助于延长发射波长。最近，高掺杂InAs被证明是中红外等离子体和超材料结构的候选者，因为等离子体频率可以在宽范围的中红外频率上控制。随着同质外延InAs开始被广泛使用，对具有低缺陷密度和原子级光滑表面的高质量层的需求日益增加，以促进高性能器件的发展。可供InAs同质外延薄膜用于光电器件研究，具体参数请见下表：

1. InAs薄膜外延参数

CS200115-INASE

2. InAs（001）同质外延过程中金字塔形态的演变

        在各种III-V族化合物半导体中，InAs因其长波长、高载流子迁移率、高速和高频应用而受到欢迎。用于后互补金属氧化物半导体数字集成电路和高性能自旋器件的外延薄膜要求表面在临界条件下原子级光滑，缺陷密度低。然而，在III-V表面上形成3D结构或岛是探索生长机制的重要研究。这种表面改性的效果对表征这种表面表现出一些限制。另一方面，对表面形态的研究对于实现高质量异质结构仍然很重要。很少有关于InAs (001)表面的理论研究来阐明其生长机制。对InAs(001)的研究主要集中在表面重建上，而对表面进行的实验工作相对较少。

        Bell等人研究了InAs（001）表面上的岛和缺陷形成，而生长是在低温下进行的。在本研究中，研究人员主要报告了InAs表面作为衬底温度函数的分析，特别是在高温下（2×4）至（4×2）的表面重建。之前关于InAs层在接近（2×4）到（4×2）过渡的465-510°C高温下生长的报道以其更高的迁移率，并显示出有前景的器件性能。然而，在本研究中，对于特定的As压力，超过510°C的生长落在双稳态区域，显示出金字塔形态。同时，在高温下InAs沟道生长过程中保持最小的界面粗糙度，通过调整V/III比，实现了高达32000 cm²/V s的迁移率，这对器件应用具有重要意义。

        InAs外延在（4×2）和（2×4）表面双稳区的生长研究揭示了金字塔形态的形成。β2（2×4）至α2（4×2）过渡区表面粗糙化的影响归因于该区域观察到的名义砷（As）解吸。用原子力显微镜分析了InAs表面的金字塔形态，并讨论了形成这种金字塔的可能机制。在α2（2×4）到（4×2）的转变过程中，双稳区中这种金字塔的形成可能是由于在InAs中观察到的独特的反常As解吸。因此，在窄温度下InAs的这种表面信息对于实现高性能异质结构非常有用。

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