Электронная микроскопия структур на основе GaAs с квантовыми точками InAs и As, разделенными барьером AlAs

Проведены электронно-микроскопические исследования структур на основе GaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии и содержащих массивы полупроводниковых квантовых точек InAs и металлических квантовых точек As. Массив квантовых точек InAs формировался по механизму Странского–Крастанова и состоял из вертикально-сопряженных пар квантовых точек, разделенных спейсером GaAs толщиной 10 нм. Для разделения массивов полупроводниковых и металлических квантовых точек и предотвращения диффузионного перемешивания массив квантовых точек InAs заращивался барьерным слоем AlAs толщиной 5 или 10 нм, после чего проводилось наращивание слоя GaAs при низкой температуре (180$^\circ$C). Массив квантовых точек As формировался в обогащенном мышьяком слое низкотемпературного GaAs путем послеростовых отжигов при температурах 400–760$^\circ$C в течение 15 мин. Установлено, что барьерный слой AlAs имеет рельеф поверхности, соответствующий рельефу подбарьерного слоя с квантовыми точками InAs. Наличие такого рельефа вызывало формирование V-образных дефектов структуры при последующем заращивании слоем GaAs. Кроме того, обнаружено, что слой AlAs истончается на вершинах квантовых точек InAs. Показано, что в областях между квантовыми точками InAs барьерный слой AlAs эффективно препятствует исходящей диффузии избыточного As при температурах отжига до 600$^\circ$C. Однако концентрация механических напряжений и пониженная толщина барьерного слоя AlAs вблизи вершин квантовых точек InAs приводят к локальным прорывам барьера и диффузии квантовых точек As в область сопряженных пар квантовых точек InAs при более высоких температурах отжига.