Published May 13, 2024
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Conference paper
III-V/Si epitaxial growth and antiphase domains: a matter of symmetry
Contributors
Others:
- Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON) ; Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut d'Electronique et des Systèmes (IES) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
- Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge (NANOMIR) ; Institut d'Electronique et des Systèmes (IES) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
- Matériaux (MAT) ; Institut d'Electronique et des Systèmes (IES) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
- Institut de Physique de Rennes (IPR) ; Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UniCA)
- Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO) ; Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut d'Electronique et des Systèmes (IES) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Composants à Nanostructure pour le moyen infrarouge (NANOMIR) ; Institut d'Electronique et des Systèmes (IES) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut universitaire de France (IUF) ; Ministère de l'Education nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
- ANR-21-ESRE-0026,HYBAT,Hybrid antimonide technologies(2021)
- ANR-20-CE92-0045,FILTER,Nouvelles stratégies pour la réduction de la densité de dislocations en épitaxie de III-V sur Silicium(2020)
- ANR-21-CE09-0020,PIANIST,Propriétés physiques de matériaux hybrides semi-métal/semi-conducteur III-V/Si(2021)
- ANR-21-CE24-0006,NUAGES,Nucléation et croissance de III-V sur Si explorées in situ(2021)
Description
Group III-V/group IV epitaxy has recently attracted much interest for applications especially in integrated photonics, or solar energy harvesting devices. For years, the pioneering works of H. Kroemer [1] that successfully identified the key issues, were taken as a reference for the understanding of III-V/Si heteroepitaxy, but recent experimental observations evidenced some inconsistencies with the previous description [2]. In this contribution, we clarify and discuss the driving forces for 3D nucleation during III-V/Si heteroepitaxy and highlight the specific contributions of surfaces and chemically-heterogeneous interfaces in the system [2-7]. On the basis of antiphase boundaries stability calculations, we then demonstrate that monoatomic steps at the Si surface cannot be at the origin of the formation of the antiphase boundaries [8,9]. We thus show experimentally that antiphase boundaries result from the coalescence of monodomain islands, and point out the central importance of the miscut for breaking the symmetry of the system and have an influence on their propagation [9-11]. Finally, we demonstrate how this in-depth understanding can be used to control antiphase domains distributions, and give an experimental demonstration of a quasi-periodic 1D pattern of antiphase domains in a GaAs layer grown on Si substrate [11].
Abstract
National audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal.science/hal-04738319
- URN
- urn:oai:HAL:hal-04738319v1
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- UNICA