XPS是一种能够产生关于化合物半导体合金成分的经验定量信息的技术。利用Kratos AXIS Nova谱仪分析新的SPLED结构来表征Al含量的研究已经进行。采用传统的Shard逐步旋转深度剖面法获得了整个设备的深度剖面。铝的含量确定了不同层的预期成分，并将有助于模拟细胞结构的性能。
化合物半导体是光电子领域的主要支撑技术。它们用于具有特殊要求的电子应用，如电源。对于二元、三元、四元或五元合金以及异质结构的合金成分，能够设计复合半导体合金的电子和光学特性是其成功的关键部分。根据alliedmarketresearch.com的数据，2016年全球化合物半导体市场价值660亿美元，预计到2023年将达到1430亿美元。然而，尽管化合物半导体中成分的作用明显重要，其准确测定仍然是一个挑战。对于有许多不同层的设备来说尤其如此。
这方面的极端示例是包含分布式布拉格反射器的装置：高折射率材料的交替层，以产生一个止动带，其中一组波长几乎完全反射。例如，垂直腔表面发射激光器（VCSELs）是廉价的半导体激光器，其使用一对DBR来形成激光腔的镜子。
对VCSEL通信的需求继续上升，而非通信市场预计将增加2022年的近8倍。已知DBR的质量和一致性是重要的。这是因为VCSEL的增益长度平均比边缘发射激光器小的105倍，因此需要超高反射镜，以实现合理的阈值电流。使用DBRS的其他新兴设备是量子密码网络中量子密钥分布所需的单光子LED（SPLEDS）。
本研究重点研究了这些DBR，以及准确表征其结构的方法。这包括确定半导体层生长是否已预期进行。为了进一步表征生长，采用X射线光电子能谱（XPS）深度分布来测量DBR层的化学成分。即使Al组合物的小变化也会影响折射率，其又改变层的光路长度。此外，这对来自镜像特性到激光输出波长的所有内容具有后果。设备性能与XPS直接相关，产生关于DBR结构的AL内容的定量信息。
实验
XPS分析采用Kratos Axis Nova光谱仪在英国兰开斯特大学通过分子束外延生长的SPLED结构上。Minibeam IV聚焦离子枪用于4kev Ar深度剖面+模式。离子源在离子柱上有一个弯曲，以去除含能中性物，以防止这种多层样品的界面分辨率的退化。为了减少蚀刻过程中的样品粗化，在每个蚀刻周期中使用90˚增量的样品旋转。在ESCApe采集软件中，一个简单的勾框就可以实现刻蚀过程中围绕一个点的有心旋转。
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图1 a。SPLED结构的完整深度剖面。
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图1 b。放大发射器。
结果
的spl晶片在装入仪器之前安装在旋转压板上。使用高能蒙托马氏4 kev ar进行深度分析+离子与聚焦的光束光栅通过表面形成一个均匀的腐蚀坑。为了确定新暴露表面的成分，在每个腐蚀周期后获得XP光谱。利用小光斑光谱技术限制了坑边效应对界面分辨率的影响。
结果表明，Al含量变化明显，GaAs/Alx Ga1-x As层的变化明显。在这种特殊结构中，Alx Ga1-x As层的Al含量为0.9，元素含量为45%。对Alx Ga1-x As层的XPS定量结果表明，其一致性值约为46%，符合该方法的精度要求。
重要的是，射极层的组成与预期的组成一致，尽管在蚀刻通过材料的几个进一步的反射层后，轮廓开始失去形状。这很可能是由于混合和粗糙层由于离子蚀刻过程本身。这是一种已知的刻蚀模式的问题。不幸的是，由于层的总厚度，用低能离子(250-500eV)重复实验是不可行的。这是由于它会导致实验时间的显著增加。因此，获取Al 2p和Ga三维光电子线采集后的XP图像，以确定蚀坑的形状和位置。图像清晰地显示了该设备的层结构。除此之外，图像显示的辐射层8重复单元进入设备的存在。
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图2。缝合XPS蚀刻火山口的图像;ga（红色）al（蓝色）。
致谢
非常感谢汤姆威尔逊，彼得霍格森，亚历克·罗布森和曼努斯·哈伊纳，以便通过案件奖励承认EPSRC（授予号码EP / P034233 / 1）和IQE PLC进行财务支持。汤姆威尔逊。
参考资料及进一步阅读
- AlliedMarketResearch.com/compound-smiconductor-market, 2/2/2018访问。
- yole.fr/IR_LED_LASER_MARKET_TRENDS.aspx #。WnSRQklLFaQ, 2/2/2018访问。
- P. Moser，“用于数据中心和超级计算机光学互连的高效氧化物约束vcsel”，博士论文，柏林工业大学，Fakultt II -数学与自然科学(2015)。
- paneuropeannetworks.com/亚博老虎机网登录科技/ quantum-rings-torule-them-all, 2/2/2018访问。
- lancaster.ac.uk /物理/研究/实验凝聚态/量子纳米技术/，访问2/2/2018。
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