在硅上生长的异质外延GaSb基超晶格中，通过螺纹位错减少技术实现位错降低

《Scientific Reports》：Threading dislocation reduction in heteroepitaxial GaSb based superlattices grown on silicon

　　

摘要

在硅（Si）表面上直接外延生长锑化镓（GaSb）为中红外（MIR）硅光子学领域带来了新的应用潜力。然而，由于这两种材料在物理性质上存在显著差异，会导致多种晶体缺陷和瑕疵，因此这一过程颇具挑战性。主要问题源于高晶格失配所引发的穿通型位错。要在硅基材料上成功实现GaSb器件，需要取得重大的工程突破以大幅降低位错密度。本研究采用分子束外延（MBE）技术制备了位错密度为6×10^6 cm^-2的高质量GaSb外延层。所采用的创新生长工艺包括高效的AlSb界面失配阵列、两步式GaSb生长温度控制以及应变位错过滤超晶格（DFSLs）结构。这些超晶格层经过精心设计，既能阻止新缺陷的产生，又能阻挡已有位错的垂直传播。通过光致发光强度的显著提升，证实了穿通型位错的有效减少以及出色的晶体质量。