引言

基于Ge/GeSn體系的半導體異質結構由于其特殊的能帶結構以及在創新光電子器件和高性能微電子器件中的可能應用，最近引起了廣泛的興趣。1 基于拉伸應變Ge/GeSn虛擬襯底的多量子阱結構和超晶格已經被提議作為集成在硅基光子平臺中的紅外發光器件的活性材料。

用于后續外延生長的鍺表面的清潔(外延清潔)通常基于通過原位退火步驟完成的非原位化學預清潔。使用非原位化學處理來去除天然氧化物和金屬污染物，并生長保護外延表面免受污染的化學氧化物層，該化學氧化物層隨后在真空室中被解吸，然后在真空室中進行外延生長。8 為了去除鍺的低價氧化物(GeOx，x 2 ),外部處理還包含含有氧化劑的溶液，例如H2O2，其將GeOx氧化成可溶的GeO2。

介紹

在這項工作中，我們華林科納半導體提出了一種清潔Ge/ GeSn表面的新方法:通過使用熱絲活化氫氣氛，我們已經清潔了通過減壓化學氣相沉積(RP-CVD)在非常低的溫度(100♀C)下非原位沉積的Ge/Ge0.9Sn0.1異質結構。

這種外延清洗技術于20世紀90年代首次提出，用于實現III-V材料的清潔和重建表面， 是基于表面原子被原子氫蝕刻。原子氫是由高純度的H2分子從氫原子中裂解得到的放置在樣品表面附近的金屬熱線。蝕刻的發生是因為撞擊的H原子破壞了表面原子鍵，并通過隨后的H內含物誘導了H-自由基的形成，H-自由基最終足夠松散地結合以被解吸，在本例中為GeHx、H2O和CHx分子。

應變分析也由拉曼光譜補充。拉曼測量通過使用Horiba的Labram微型拉曼光譜儀進行，該光譜儀配備有632.8 nm的He-Ne激光源(標稱輸出功率18 mW)。該系統的照明和收集光學器件包括共焦配置的顯微鏡。標稱光譜分辨率為1厘米-1。錫擴散的研究是通過SIMS使用Cs+初級束進行的。

結果

在圖。2，我們顯示了兩個樣品組的XPS光譜作為電子結合能Eb的函數。給出了在H2氣氛(P 0.5毫托)中不同溫度退火的樣品在沒有(左欄)或有(右欄)熱絲氫活化的情況下獲得的數據。顯示了原樣樣品(實線)以及在100°C(藍色方塊)和300°C(紅色圓圈)下處理的樣品的數據。從上到下，我們分別報告了相對于Ge3d、Ge2p3/2、C1s、O1s和Sn3d核心能級的光譜區域。所有的光譜都被歸一化為Ge3d核心能級的積分強度(圖。2(a) 和2(a0)).

收到的樣品XPS光譜具有明顯的碳和氧表面污染的特征，這是由于樣品暴露在實驗室大氣中的水和碳氫化合物中，來自C1s的光電發射信號相對較高(Eb～284 eV，圖。2(c)和2(c0))和O1s (Eb ~ 533 eV面板(d)和(d0))。

C1s線形是由較低結合能(284.5 eV)的主峰的貢獻產生的，該主峰歸因于烴-Ge-C鍵，即所謂的偶然碳，以及歸因于C-O鍵的較高能量肩。16正如預期的那樣，由于應變Ge層的厚度遠高于典型的電子逃逸深度(0.5-5nm)，在GeSn層中沒有檢測到Sn原子的貢獻(圖(e)和(e0))。

在Ge3d和Ge2p3/2光譜中，對應于元素Ge及其氧化物發射的兩個組分，在較高的結合能下化學位移，是很明顯的。

結論

總之，我們華林科納已經證明了一種基于暴露于活化氫離子的適合于Ge/GeSn(001)異質結構表面清潔的原位方法。我們實現了無C和O的表面，同時在低至100°C的工藝溫度下保持外延就緒的表面質量。徹底的結構研究排除了工藝過程中任何不必要的應變松弛或Sn偏析。該方法也可直接應用于任何鍺表面，包括絕緣體上鍺層、鍺/硅異質結構和鍺體樣品。

審核編輯：符乾江