УПРУГОНАПРЯЖЕННЫЕ СЛОИ И НАНООСТРОВКИ GESISN В МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ

This work deals with elastically strained GeSiSn films and GeSiSn islands. Kinetic diagram of GeSiSn growth at different lattice mismatches between GeSiSn and Si has been established. Multilayer periodic structures with pseudomorphic GeSiSn layers and GeSiSn island array have been obtained. The density of the islands in the GeSiSn layer reaches 1.8 ⋅ 1012 cm−2 at an average island size of 4 nm. Analysis of the rocking curves showed that the structures contain smooth heterointerfaces, and strong changes of composition and thickness from period to period have not been found. Photoluminescence has been demonstrated and calculation of band diagram in the model solid theory approach has been carried out. Luminescence for the sample with pseudomorphic Ge0.315Si0.65Sn0.035 layers in narrow range of 0.71—0.82 eV is observed with the maximum intensity near 0.78 eV corresponding to a 1.59 µm wavelength. Based on a band diagram calculation for Si/ Ge0.315Si0.65Sn0.035/Si heterocomposition, one can conclud that luminescence with a photon energy of 0.78 eV corresponds to interband transitions between the X−valley in the Si and the heavy hole subband in the Ge0.315Si0.65Sn0.035 layer.Установлена кинетическая диаграмма морфологического состояния пленок GeSiSn при несоответствии параметров решетки между GeSiSn и Si от 3 до 5 %. На основе подбора толщины пленки GeSiSn выращены многослойные периодические структуры с псевдоморфными слоями и слоями, содержащими массив островков GeSiSn с плотностью до 1,8 ⋅ 1012 см−2 и средним размером 4 нм. Проведен анализ кривых дифракционного отражения для многослойных периодических структур. Показано наличие гладких гетерограниц, псевдоморфное состояние пленок GeSiSn и отсутствие изменений состава, а также толщины от периода к периоду. Получены спектры фотолюминесценции для структуры с псевдоморфными слоями Ge0,315Si0,65Sn0,035 с максимумом интенсивности фотолюминесценции вблизи 0,78 эВ, что соответствует длине волны 1,59 мкм. Проведен расчет зонной диаграммы с использованием подхода model solid theory. Исходя из результатов расчета зонной диаграммы, установлено, что обнаруженный пик люминесценции соответствует межзонным переходам между X−долиной в Si или между ∆4−долиной в Ge0,315Si0,65Sn0,035 и подзоной тяжелых дырок в слое Ge0,315Si0,65Sn0,035. Результаты исследований демонстрируют бездислокационные структуры с упругонапряженными псевдоморфными слоями и слоями, включающими массив островков высокой плотности. Дальнейшее изучение многослойных периодических структур будет направлено на увеличение содержания Sn и сравнение оптических свойств структур с островками и без островков