Исследование процесса диффузии цинка в эпитаксиальные слои фосфида индия и индия галлия арсенида, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии

Андрюшкин В.В., Бабичев А.В., Бер Б.Я., Бугров В.Е., Гладышев А.Г., Карачинский Л.Я., Кижаев С.С., Колодезный Е.С., Кузьменков А.Г., Малеев Н.А., Новиков И.И., Рочас С.С., Хвостиков В.П.

Полный текст «Оптического журнала»

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Андрюшкин В.В., Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Колодезный Е.С., Новиков И.И., Карачинский Л.Я., Рочас С.С., Малеев Н.А., Хвостиков В.П., Бер Б.Я., Кузьменков А.Г., Кижаев С.С., Бугров В.Е. Исследование процесса диффузии цинка в эпитаксиальные слои фосфида индия и индия галлия арсенида, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 12. С. 87–92. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-12-87-92

Andryushkin V.V., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Kolodezniy E.S., Novikov I.I., Karachinskiy L.Ya., Rochas S.S., Maleev N.A., Khvostikov V.P., Ber B.Ya., Kuzmenkov A.G., Kizhaev S.S., Bougrov V.E. Investigation of the zinc diffusion process into epitaxial layers of indium phosphide and indium-gallium arsenide grown by molecular beam epitaxy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 12. P. 87–92. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-12-87-92

Ссылка на англоязычную версию:

V. V. Andryushkin, A. G. Gladyshev, A. V. Babichev, E. S. Kolodeznyi, I. I. Novikov, L. Ya. Karachinsky, S. S. Rochas, N. A. Maleev, V. P. Khvostikov, B. Ya. Ber, A. G. Kuzmenkov, S. S. Kizhaev, and V. E. Bougrov, "Investigation of the zinc diffusion process into epitaxial layers of indium phosphide and indium-gallium arsenide grown by molecular beam epitaxy," Journal of Optical Technology. 88(12), 742-745 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000742

Аннотация:

В работе представлены результаты исследований особенности процесса диффузии цинка в эпитаксиальные слои фосфида индия и индия галлия арсенида с целью создания лавинного фотодиода для детектора одиночных фотонов. Показано, что диффузия цинка в фосфид индия через промежуточный слой индия галлия арсенида обеспечивает лучшее качество поверхности по сравнению с прямой диффузией цинка в поверхность фосфида индия. Было обнаружено, что системы (кварцевый реактор с резистивным обогревом, внутри которого размещён твёрдотельный источник паров цинка в атмосфере водорода или азота, и реактор установки газофазной эпитаксии из металлорганических соединений с водородом в качестве газа-носителя), позволяют достичь одинаковой концентрации легирующей p-примеси выше 2×1018 см–3. В зависимости от температуры и времени процесса диффузии глубина залегания диффузионного фронта цинка в слое фосфида индия составила от 2 до 3,5 мкм, что необходимо для создания эффективного лавинного фотодиода.

Ключевые слова:

молекулярно-пучковая эпитаксия, гетероструктура, диффузия, лавинный фотодиод

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской федерации, проект тематики научных исследований № 2019-1442.

Коды OCIS: 290.1990, 040.1345

Список источников:

1. Zhang J., Itzler M.A., Zbinden H., Pan J.W. Advances in InGaAs/InP single-photon detector systems for quantum communication // Light: Science & Applications. 2015. V. 4. № 5. P. e286–e286.
2. Acerbi F., Anti M., Tosi A., Zappa F. Design criteria for InGaAs/InP single-photon avalanche diode // IEEE Photonics Journal. 2013. V. 5. № 2. P. 6800209–6800209.
3. Tosi A., Calandri N., Sanzaro M., Acerbi F. Low-noise, low-jitter, high detection efficiency InGaAs/InP single-photon avalanche diode // IEEE Journal of selected topics in quantum electronics. 2014. V. 20. № 6. P. 192197.
4. Jiang X., Itzler M.A., Ben-Michael R., Slomkowski K. InGaAsP–InP avalanche photodiodes for single photon detection // IEEE Journal of selected topics in quantum electronics. 2007. V. 13. № 4. P. 895–905.
5. Gisin N., Thew R. Quantum communication // Nature photonics. 2007. V. 1. № 3. P. 165–171.
6. Davanco M., Ong J.R., Shehata A.B. et al. Telecommunications-band heralded single photons from a silicon nanophotonic chip // Applied Physics Letters. 2012. V. 100. № 26. P. 261104.
7. Yu C., Shangguan M., Xia H. et al. Fully integrated free-running InGaAs/InP single-photon detector for accurate lidar applications // Optics express. 2017. V. 25. № 13. P. 14611–14620.
8. Stellari F., Song P., Weger A.J. Single photon detectors for ultralow voltage time-resolved emission measurements // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2011. V. 47. № 6. P. 841–848.
9. Cova S., Ghioni M., Lacaita A. et al. Avalanche photodiodes and quenching circuits for single-photon detection // Applied Optics. 1996. V. 35. № 12. P. 1956–1976.
10. Signorelli F., Telesca F., Conca E. et al. Low-noise InGaAs/InP single-photon avalanche diodes for fiberbased and free-space applications // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2021. V. 28. № 2. P. 1–10.
11. Vanhollebeke K., D’Hondt M., Moerman I. et al. Zn doping of InP, InAsP/InP, and InAsP/InGaAs heterostructures through metalorganic vapor phase diffusion (MOVPD) // Journal of electronic materials. 2001. V. 30. № 8. P. 951–959.
12. Wisser J., Glade M., Schmidt H.J., Heime K. Zinc diffusion in InP using diethylzinc and phosphine // Journal of applied physics. 1992. V. 71. № 7. P. 3234–3237.
13. D’Agostino D., Carnicella G., Ciminelli C. et al. Low-loss passive waveguides in a generic InP foundry process via local diffusion of zinc // Optics express. 2015. V. 23. № 19. P. 25143–25157.
14. Park C., Cho S.B., Park C.Y. et al. Dual anode single-photon avalanche diode for high-speed and low-noise Geiger-mode operation // Optics express. 2019. V. 27. № 13. P. 18201–18209.