Molecular beam epitaxy of quantum dots on misoriented GaAs(111)B by droplet epitaxy

Abstract

Die Tröpfchenepitaxie-Methode (DE) wurde auf fehlorientiertem GaAs(111)B angewandt, um selbstorganisierte GaAs Quantenpunkte (QDs) per Molekularstrahlepitaxie herzustellen. In dem ersten Schritt wurde die glatte planare Abscheidung von (Al)GaAs auf dem Substrat optimiert. In dem nächsten Schritt wurden GaAs QDs mit Hilfe von DE auf AlGaAs hergestellt. Jeder DE-Schritt wurde einzeln optimiert und mit Rasterkraftmikroskopie analysiert. Eine Variation von Ga-Tröpfchenabscheidungstemperaturen wurde unter konstanter Abscheidungsmenge und -rate untersucht. Ein klarer Zusammenhang zur Tröpfchendichte wurde gefunden und mit einem Skalengesetz interpretiert. Tröpfchenform und -symmetrie wurden untersucht und ein Satz von Parametern, welcher die Dichte geeignet für strukturelle und optische Charakterisierungen hält, wurde identifiziert. Der Kristallisationsvorgang von Tröpfchen zu QDs wurde in Temperatur und Zeit variiert. Für vollendete Kristallisation erwiesen sich extrem niedrige Temperaturen und lange Zeiten als notwendig. Verglichen mit Berichten von ähnlichen Experimenten auf (100)- und (111)A-Substraten musste auf (111)B eine stark verringerte Temperatur in beiden Schritten genutzt werden.Nach Bedeckung und ex-situ Ausheilen waren die QDs optisch aktiv und zeigten Photolumineszenz. Ensemblemessungen der QDs mit breiten Emissionsspektra um 780 nm konnten bei 14 K erlangt werden. Einzelpunktlumineszenzmessungen ergaben exzitonische Linienbreiten von 0.2 meV.