采用200纳米GaAsSb位错过滤缓冲层实现硅衬底上InAs/GaSb隧道二极管结构的异质集成

摘要： 通过固态源分子束外延技术，采用200纳米应变GaAs1-ySby位错过滤缓冲层，将InAs/GaSb隧道二极管结构异质集成于硅衬底。X射线分析表明该形变缓冲层近乎完全释放应变，且形成了准晶格匹配的InAs/GaSb异质结构；高分辨透射电镜则揭示了GaSb与InAs外延层间原子级陡峭的异质界面。面内磁输运分析观测到舒布尼科夫-德哈斯振荡，证实存在主导的高迁移率载流子，从而验证了异质结构及界面的高品质。所制备InAs/GaSb隧道二极管的温度依赖性电流-电压特性显示：低偏压下为肖克利-里德-霍尔产生-复合机制，高偏压下则为带间隧穿输运。由于热发射（Ea～0.48 eV）和陷阱辅助隧穿效应，所制隧道二极管的提取电导斜率随温度升高而增大。因此，本工作阐明了在使用GaAs1-ySby位错过滤缓冲层将形变InAs/GaSb隧道二极管异质结构异质集成于硅时，缺陷控制的重要性。