LOW-TEMPERATURE GROWTH CONDITIONS AND PROPERTIES OF AlGa (As) Sb ON GaSb SUBSTRATE BY LPE

Résumé
La croissance par épitaxie en phase liquide des alliages semiconducteurs AlGaSb et AlGaAsSb sur le substrat GaSb a été étudiée en fonction de la température de croissance (T_c). A une température de croissance inférieure à 450°C, la morphologie et la vitesse de croissance des couches obtenues par épitaxie sont fortement influencées par le processus de préparation du substrat. Les couches ternaires obtenues par épitaxie Al_xGa_1-xSb avec x=0,84 sont obtenues avec succès sans instabilité d'interface entre les couches et le substrat en diminuant la température de croissance à 400°C. A une température de croissance de 540°C, le plus grand taux de composition en Al pour une couche ternaire sans instabilité d'interface est ~0,64 alors que, pour une couche quaternaire, il est ~0,78. Les couches quaternaires Al_0,78Ga_0,22As_ySb_1-y à interface droit peuvent être obtenues de manière sûre pour une température de croissance de 540°C. La concentration en porteurs est réduite d'une manière significative en abaissant la température de croissance : p≈10¹⁷ cm^-3 à T_c=540°C alors que p≈8x10¹⁵ cm^-3 à T_c=400°C. La photoluminescence des couches ternaires obtenues par épitaxie met en évidence quatre bandes d'émission distinctes à 4,2K probablement dues à la recombinaison radiative d'un exciton libre, d'un exciton lié à l'accepteur neutre et d'une paire D-A liée à 2 niveaux accepteurs différents.

Abstract
Liquid-phase epitaxial growth of AlGaSb and AlGaAsSb alloy semiconductors on GaSb substrates has been investigated as a function of growth temperature (T_G). At a growth temperature lower than 450°C, the morphology and the growth rate of the epilayer are greatly affected by the substrate preparation processes. Al_xGa_1-xSb ternary epilayer with x=0.84 is successfully grown without interface instability between the epilayer and the substrate by lowering the growth temperature to 400°C. At a T_G of 540°C, the largest Al-composition rate for a ternary layer without the instability is ~0.64, whereas it for a quaternary layer extends to ~0.78. Al_0.78Ga_0.22As_ySb_1-y layer with straight interface can be reliably grown at T_G=540°C. Carrier concentration is significantly reduced by decreasing T_G: p≈l0¹⁷cm^-3 at T_G=540°C, whereas p≈8x10¹⁵cm^-3 at T_G=400°C. Photoluminescence of the ternary layers exhibits four distinct emission bands at 4.2K which are presumably arised from radiative recombination of free exciton, exciton bound to neutral acceptor and D-A pair related to two different acceptor levels.