Investigación

Growth of Al_χGa_1–χ As/GaAs structures for single quantum wells by solid arsenic MOCVD system

R. Castillo Ojeda^**, S. Manrique Moreno, M. Galván Arellano and R. Peña–Sierra^*

CINVESTAV, Instituto Politécnico Nacional, Depto. de Ing. Eléctrica, SEES. Apartado postal 14–740, México, D.F. 07000, México. e –mails: ^*rpsierra@cinvestav.mx; ^**rcastillo_ojeda@yahoo.com.mx

Recibido el 24 de enero de 2007
Aceptado el 27 de noviembre de 2007

Abstract

The results obtained from the growth and characterization of Al_χGa_1–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 Al_χGa_1–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).

Keywords: III–V semiconductors; MOCVD; quantum well structures; electronic properties; optical properties.

Resumen

Se presentan los resultados del crecimiento y caracterización de estructuras multicapa de Al_χGa_1–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 Al_χGa_1–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).

Descriptores: Semiconductores III–V; MOCVD; estructuras con pozos cuánticos; propiedades electrónicas; propiedades ópticas.

PACS: 81.05.Ea; 81.15.Gh; 81.07St; 73.61.Ey; 78.66.Fd

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Acknowledgements

This work is supported in part by CONACYT–México under the contract 47104–Y.

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