Группа моделирования электронных и технологических процессов микроэлектроники

Отчёт по гранту РФФИ 16-31-00120 мол-а
Исследование механизмов формирования квантовых колец GaAs/AlGaAs методом Монте-Карло моделирования процесса капельной эпитаксии

Целью проекта является исследование роста гетероструктур GaAs/AlGaAs в процессе капельной эпитаксии с помощью решеточного моделирования методом Монте-Карло.

Процесс капельной эпитаксии состоит из двух этапов: 1) осаждение элемента III группы (Ga/In) с образованием жидких капель на ростовой поверхности; 2) осаждение мышьяка при выключенном потоке элемента группы III, приводящее к кристаллизации капель в виде различных наноструктур A³B⁵.

Модельная система

Сравнение результатов Монте-Карло моделирования для 2D- и 3D-системы Двойное кольцо более ярко выражено для 2D-системы, чем для 3D-системы при заданных ростовых условиях (T=620 K, FAs2=0.1 MС/с). В 3D случае внешнее кольцо располагается ближе к положению исходной капли галлия, по сравнению с 2D. Профиль поверхностной концентрации галлия

Исходное состояние системы – подложка AlGaAs(001) с каплей Ga- в центре. Вокруг капли формируется и Ga-стабилизированная область, размер которой определяется длиной диффузии атомов галлия из капли λ_{dif_Ga}. Возникают две области усиленного сбора мышьяка: с поверхности капли к тройной линии и с As-стабилизированной поверхности к границе с Ga-стабилизированной областью. В этих областях начинается рост колец GaAs. Внутреннее кольцо формируется вдоль тройной линии, а внешнее кольцо вдоль границы между Ga- и As-стабилизированными поверхностями. Радиусы внутреннего и внешнего колец определяются размером капли и λ_{dif_Ga}, соответственно. Если λ_{dif_Ga} достаточно мала (при низких температурaх), внешнее и внутренние кольца сливаются и получается одинарное кольцо.