9、宽渐变势阱：结构、特性与测量方法解析

宽渐变势阱：结构、特性与测量方法解析

1. 宽渐变势阱的生长与成分控制

在宽渐变势阱的生长过程中，生长速率的设定对于实现精确的成分控制至关重要。例如，设定 AlAs 生长速率为 0.32pm/hr，假设 GaAs 生长速率为 0.75pm/hr，以此将 Al 通量转换为 Al 浓度与距离的关系。然而，模拟合金版本相对于设计轮廓会出现更大的相位滞后，这是由于温度设置变化时通量变化的时间延迟所致。
为了提高轮廓精度，可以采取减慢生长速率和校正热时间常数的方法。Harbison 等人通过逐步修改温度 - 时间曲线，最终在 50nm 阱中实现了与设计轮廓的良好匹配，偏差 Ax < 0.03（通过反射高能电子衍射振荡测量）。Karrai 等人对 150nm 模拟合金抛物线阱进行二次离子质谱（SIMS）分析，观察到的轮廓在 SIMS 溅射技术的 - 10nm 深度分辨率内呈抛物线状。

在比较抛物线阱的实验轮廓和设计轮廓时，关键在于比较两者的曲率。调制掺杂抛物线阱的目标是产生一种模拟恒定正电荷密度 p 的材料，p = εd²Kb/dz²，其中 Kb(z) 是未掺杂情况下的导带边缘能量，与 Al 合金含量 xA₁ 成正比。因此，恒定的伪电荷背景密度要求 d²xA₁/dz² 恒定。测量该值可以灵敏地测试是否获得了恒定的伪电荷密度。通常，实验成分与设计成分的偏差不如曲率与恒定值的偏差重要，阱势中的平坦区域或非二次项会导致阱电荷密度发生较大变化。

以下是不同类型阱的曲率比较情况：
| 阱类型 | 中心 150nm 内曲率恒定范围 |
| ---- | ---- |
| 数字阱 | ±10% |
| 模拟阱 | ±20% |