In situ determination of Sb distribution in Sb/GaAs(001) layer for high-density InAs quantum dot growth

高密度量子ドット成長のためのSb/GaAs(001)層におけるSb分布のその場決定

海津 利行*; 高橋 正光; 山口 浩一*; 水木 純一郎

Kaizu, Toshiyuki*; Takahashi, Masamitsu; Yamaguchi, Koichi*; Mizuki, Junichiro

高密度InAs量子ドット成長のテンプレートとして機能するSb吸着GaAs(001)基板をその場X線回折で調べた。表面第8層目までのSb分布をCTR(Crystal Truncation Rod)散乱の解析から決定した。Sb分子線が照射されることで、SbはGaAs(001)表面の第8層目まで侵入することが見いだされた。表面第1層と2層のSbは、それぞれ1/3原子層,2/3原子層で飽和した。X線回折の結果と、原子間力顕微鏡による量子ドット密度の観察結果とを比較することで、高密度量子ドットの形成が表面及びその近傍に分布するSbの総量と相関していることがわかった。

An Sb-adsorbed GaAs(001) substrate that serves as a template for high-density InAs quantum dot (QD)growth was investigated using in situ X-ray diffraction. The Sb distribution in the top eight layers from the surface was determined by crystal truncation rod scattering analysis. It was found that Sb atoms penetrated to the eighth layer when GaAs(001) came in contact with an Sb environment. The amounts of Sb in the first and second layers were, however, saturated at 1/3 atomic layer (AL) and 2/3 AL, respectively. A comparison between the X-ray results and atomic force microscopy observations of the QD density showed that the formation of high-density QDs is correlated with the total amount of Sb in the surface and subsurface layers.