zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-400Research ArticleСтатьиИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКИХ ПЛЕНОК InSb, ВЫРАЩЕННЫХ НА ПОДЛОЖКАХ GaAs, МЕТОДОМ ТЕМПЕРАТУРНО-ЗАВИСИМОЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ ЭЛЛИПСОМЕТРИИINVESTIGATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF InSb THIN FILMS GROWN ON GaAs BY TEMPERATURE-DEPENDENT SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETRYLiangLiangnoemail@neicon.ruWangF. .WangF. .noemail@neicon.ruLuoX. .LuoX. .noemail@neicon.ruLiQ. .LiQ. .noemail@neicon.ruLinT. .LinT. .noemail@neicon.ruFergusonI. T.FergusonI. T.noemail@neicon.ruYangQ. .YangQ. .noemail@neicon.ruWanL. .WanL. .noemail@neicon.ruFengZ. C.FengZ. C.fengzc@gxu.edu.com; taolin@gxu.edu.cnФизико-технический колледж, Университет ГуансиCollege of Physics Science & Technology, Guangxi UniversityМиссурийский университет науки и технологииMissouri University of Science & Technology201910032020862262269Copyright © Liang ., Wang F..., Luo X..., Li Q..., Lin T..., Ferguson I.T., Yang Q..., Wan L..., Feng Z.C., 20202020Liang ., Wang F..., Luo X..., Li Q..., Lin T..., Ferguson I.T., Yang Q..., Wan L..., Feng Z.C.Liang ., Wang F..., Luo X..., Li Q..., Lin T..., Ferguson I.T., Yang Q..., Wan L..., Feng Z.C.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/400

Тонкие пленки InSb выращены на подложках GaAs методом химического осаждения из газовой фазы путем термического разложения и исследованы с помощью температурно-зависимой спектроскопической эллипсометрии (TD-SE). Найдены показатель преломления, коэффициент экстинкции и диэлектрическая проницаемость пленок InSb. Изменение энергий критических точек (E1, E1 + Δ1, E2, E1'), связанное с переходами InSb в возбужденном состоянии, и вторых производных диэлектрической функции по энергии при разных температурах показывает, что тонкая пленка InSb обладает высокой стабильностью электрических и оптических свойств в исследуемом температурном диапазоне. Анализ TD-SE позволил установить область температур для использования устройств на основе InSb/GaAs. Выше 250oC InSb интенсивно окисляется, образуя тонкий слой In-O, вызывающий значительное изменение оптических констант. Показано, что оптимизированные тонкие пленки InSb, выращенные на подложках GaAs, обладают хорошими оптическими и структурными свойствами.

NSb thin films were grown on GaAs substrates by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and investigated by temperature-dependent spectroscopic ellipsometry (TD-SE). The refractive index, extinction coefficient, and dielectric function of the InSb films were extracted. The variation of critical point energies (E1, E1+Δ1, E2, E1') related to the excited state transitions of InSb and the second energy derivatives of the dielectric function at different temperatures showed that the InSb thin film had high electrical and optical stability at the evaluated temperatures. TD-SE analysis revealed a temperature range suitable for the use of InSb/GaAs-based devices. Beyond 250oC, InSb was heavily oxidized to form a thin In-O layer, causing a pronounced change in the optical constants. The results indicated that optimized InSb thin films grown on GaAs by MOCVD possess good optical and structural properties.

тонкая пленка InSbспектроскопическая эллипсометрияпоказатель преломленияэкстинкциядиэлектрическая проницаемостьInSb thin filmspectroscopic ellipsometryrefractive indexextinction coefficientdielectric functionReferencesV. K. Dixit, B. V. Rodrigues, H. L. Bhat, J. Appl. Phys., 90, 1750-1753 (2001).V. K. Dixit, B. V. Rodrigues, H. L. Bhat, J. Appl. Phys., 90, 1750-1753 (2001).V. K. Dixit, B. V. Rodrigues, H. L. Bhat, R. Venkataraghavan, K. S. Chandrasekaran, B. M. Arora, J. Cryst. Growth, 235, 154-160 (2002).V. K. Dixit, B. V. Rodrigues, H. L. Bhat, R. Venkataraghavan, K. S. Chandrasekaran, B. M. Arora, J. Cryst. Growth, 235, 154-160 (2002).T. D. Mishima, M. B.Santos, J. Vac. Sci. Technol. B, B, 1472-1474 (2004).T. D. Mishima, M. B.Santos, J. Vac. Sci. Technol. B, B, 1472-1474 (2004).M. Shafa, H. Ji, L. Gao, P. Yu, Q. H. Ding, Z. H. Zhou, H. D. Li, X. B. Niu, J. Wu, Z. M. Wang, Mater. Lett., 169, 77-81 (2016).M. Shafa, H. Ji, L. Gao, P. Yu, Q. H. Ding, Z. H. Zhou, H. D. Li, X. B. Niu, J. Wu, Z. M. Wang, Mater. Lett., 169, 77-81 (2016).M. Hilal, B. Rashid, S. H. Khan, A. Khan, Mater. Chem. Phys., 184, 41-48 (2016).M. Hilal, B. Rashid, S. H. Khan, A. Khan, Mater. Chem. Phys., 184, 41-48 (2016).P. Ciochon´, N. Olszowska, S. Wróbel, J. Kołodziej, Appl. Surf. Sci., 400, 154-161 (2017).P. Ciochon´, N. Olszowska, S. Wróbel, J. Kołodziej, Appl. Surf. Sci., 400, 154-161 (2017).Y. Contreras, A. J. Muscat, Appl. Surf. Sci., 370, 67-75 (2016).Y. Contreras, A. J. Muscat, Appl. Surf. Sci., 370, 67-75 (2016).I. D. Burlakova, K. O. Boltara, P. V. Vlasova, A. A. Lopukhina, A. I. Toropovd, K. S. Zhuravlevd, V. V. Fadeev, J. Commun. Technol. Electron., 62, 309-313 (2017).I. D. Burlakova, K. O. Boltara, P. V. Vlasova, A. A. Lopukhina, A. I. Toropovd, K. S. Zhuravlevd, V. V. Fadeev, J. Commun. Technol. Electron., 62, 309-313 (2017).A. V. Filatov, E. V. Susov, V. V. Karpov, V. A. Zhilkin, S. P. Ljubchenko, N. S. Kusnezov, A. V. Marushchenko, J. Commun. Technol. Electron., 62, 326-330 (2017).A. V. Filatov, E. V. Susov, V. V. Karpov, V. A. Zhilkin, S. P. Ljubchenko, N. S. Kusnezov, A. V. Marushchenko, J. Commun. Technol. Electron., 62, 326-330 (2017).V. Pusino, C. Z. Xie, A. Khalid, I. G. Thayne, D. R. S. Cumming, Microelectron. Eng., 153, 11-14 (2016).V. Pusino, C. Z. Xie, A. Khalid, I. G. Thayne, D. R. S. Cumming, Microelectron. Eng., 153, 11-14 (2016).T. Miyazaki, M. Kunugi, Y. Kitamura, S. Adachi, Thin Solid Films, 28, 51-56 (1996).T. Miyazaki, M. Kunugi, Y. Kitamura, S. Adachi, Thin Solid Films, 28, 51-56 (1996).K. Li, A. T. S. Wee, J. Lin, K. K. Lee, F. Watt, K. L. Tan, Z. C. Feng, J. B. Webb, Thin Solid Films, 302, 111-115 (1997).K. Li, A. T. S. Wee, J. Lin, K. K. Lee, F. Watt, K. L. Tan, Z. C. Feng, J. B. Webb, Thin Solid Films, 302, 111-115 (1997).Y. Iwamura, N. Watanabe, J. Cryst. Growth, 124, 371-376 (1992).Y. Iwamura, N. Watanabe, J. Cryst. Growth, 124, 371-376 (1992).Z. C. Feng, C. Beckham, P. Schumaker, Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 450, 450 (1997).Z. C. Feng, C. Beckham, P. Schumaker, Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 450, 450 (1997).M. A. Mckee, B.-S. Yoo, R. A. Stall, J. Cryst. Growth, 124, 286-291 (1992).M. A. Mckee, B.-S. Yoo, R. A. Stall, J. Cryst. Growth, 124, 286-291 (1992).M. Razeghi, EPJAP, 23, 149-205 (2003).M. Razeghi, EPJAP, 23, 149-205 (2003).T. J. Kim, S. Y. Hwang, J. Choi, J. S. Byun, M. S. Diware, H. G. Park, Y. D. Kim, J. Korean Phys. Soc., 61, 439-443 (2012).T. J. Kim, S. Y. Hwang, J. Choi, J. S. Byun, M. S. Diware, H. G. Park, Y. D. Kim, J. Korean Phys. Soc., 61, 439-443 (2012).T. J. Kim, S. Y. Hwang, J. S. Byun, M. S. Diware, J. Choi, H. G. Park, Y. D. Kim, J. Appl. Phys., 114, 103501 (2013).T. J. Kim, S. Y. Hwang, J. S. Byun, M. S. Diware, J. Choi, H. G. Park, Y. D. Kim, J. Appl. Phys., 114, 103501 (2013).T. J. Kim, J. S. Byun, J. Choi, H. G. Park, Y. R. Kang, J. C. Park, Y. D. Kim, J. Korean Phys. Soc., 64, 1872-1877 (2014).T. J. Kim, J. S. Byun, J. Choi, H. G. Park, Y. R. Kang, J. C. Park, Y. D. Kim, J. Korean Phys. Soc., 64, 1872-1877 (2014).V. R. D'Costa, K. H. Tan, B. W. Jia, S. F. Yoon, Y. C. Yeo, J. Appl. Phys., 117, 223106 (2015).V. R. D'Costa, K. H. Tan, B. W. Jia, S. F. Yoon, Y. C. Yeo, J. Appl. Phys., 117, 223106 (2015).H. Sano, G. Mizutani, AIP Adv., 5, 117110 (2015).H. Sano, G. Mizutani, AIP Adv., 5, 117110 (2015).E. B. Elkenany, Silicon, 8, 391-396 (2016).E. B. Elkenany, Silicon, 8, 391-396 (2016).T. R. Yang, Y. Cheng, J. B. Wang, Z. C. Feng, Thin Solid Films, 498, 158-162 (2006).T. R. Yang, Y. Cheng, J. B. Wang, Z. C. Feng, Thin Solid Films, 498, 158-162 (2006).G. E. Jellison Jr, F. A. Modine, Appl. Phys. Lett., 69, 371 (1996).G. E. Jellison Jr, F. A. Modine, Appl. Phys. Lett., 69, 371 (1996).S. Chen, Q. X. Li, I. Ferguson, T. Lin, L. Y. Wan, Z. C. Feng, L. Zhu, Z. Z. Ye, Appl. Surf. Sci., 421, 383-388 (2017).S. Chen, Q. X. Li, I. Ferguson, T. Lin, L. Y. Wan, Z. C. Feng, L. Zhu, Z. Z. Ye, Appl. Surf. Sci., 421, 383-388 (2017).D. Xie, Z. R. Qiu, Y. Liu, D. N. Talwar, L. Y. Wan, X. Zhang, T. Mei, I. T. Ferguson, Z. C. Feng, Mater. Res. Express, 4, 025903 (2017).D. Xie, Z. R. Qiu, Y. Liu, D. N. Talwar, L. Y. Wan, X. Zhang, T. Mei, I. T. Ferguson, Z. C. Feng, Mater. Res. Express, 4, 025903 (2017).H. Fujiwara, Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications, John Wiley & Sons, 181-184 (2007).H. Fujiwara, Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications, John Wiley & Sons, 181-184 (2007).D. E. Aspnes, A. A. Studna, Phys. Rev. B, 27, 985 (1983).D. E. Aspnes, A. A. Studna, Phys. Rev. B, 27, 985 (1983).T. J. Kim, J. J. Yoon, S. Y. Hwang, D. E. Aspnes, Y. D. Kim, H. J. Kim, Y. C. Chang, J. D. Song, Appl. Phys. Lett., 95, 11902 (2009).T. J. Kim, J. J. Yoon, S. Y. Hwang, D. E. Aspnes, Y. D. Kim, H. J. Kim, Y. C. Chang, J. D. Song, Appl. Phys. Lett., 95, 11902 (2009).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.