Dense arrays of micrometric crystals, with areal filling up to 93%, are obtained by depositing GaAs in a mask-less molecular beam epitaxy process onto Si substrates. The substrates are patterned into tall, micron sized pillars. Faceted high aspect ratio GaAs crystals are achieved by tuning the Ga adatom for short surface diffusion lengths. The crystals exhibit bulk-like optical quality due to defect termination at the sidewalls. Simultaneously, the thermal strain induced by different thermal expansion parameters of GaAs and Si is fully relieved. This opens the route to thick film applications without crack formation and wafer bowing.

1.
L.
Grenouillet
,
T.
Dupont
,
P.
Philippe
,
J.
Harduin
,
N.
Olivier
,
D.
Bordel
,
E.
Augendre
,
K.
Gilbert
,
P.
Grosse
,
A.
Chelnokov
 et al.,
Opt. Quantum Electron.
44
,
527
(
2012
).
3.
G.
Brown
and
J.
Wu
,
Laser Photonics Rev
3
,
394
(
2009
).
4.
E. R. H.
Fuchs
,
R. E.
Kirchain
, and
S.
Liu
,
J. Lightwave Technol.
29
,
2319
(
2011
).
5.
S.
Lourdudoss
,
Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
16
,
91
(
2012
).
6.
Y. B.
Bolkhovityanov
and
O. P.
Pchelyakov
,
Usp. Fiz. Nauk
51
,
437
(
2008
).
7.
L. M.
Giovane
,
H. C.
Luan
,
A. M.
Agarwal
, and
L. C.
Kimerling
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
541
(
2001
).
8.
J. W.
Matthews
,
A. E.
Blakeslee
,
S.
Mader
,
E. F.
Facility
, and
H.
Junction
,
Thin Solid Films
33
,
253
(
1976
).
9.
T.
Wang
,
H.
Liu
,
A.
Lee
,
F.
Pozzi
, and
A.
Seeds
,
Opt. Express
19
,
11381
(
2011
).
10.
J.
Yang
,
S.
Member
,
P.
Bhattacharya
, and
Z.
Mi
,
IEEE Trans. Electron Devices
54
,
2849
(
2007
).
11.
J. W.
Matthews
,
J. Appl. Phys.
41
,
3800
(
1970
).
12.
T. J.
Grassman
,
M. R.
Brenner
,
A. M.
Carlin
,
S.
Rajagopalan
,
R.
Unocic
,
R.
Dehoff
,
M.
Mills
,
H.
Fraser
, and
S. A.
Ringel
, in
Proceedings of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
(
2009
), pp.
2016
2021
.
13.
E. A.
Fitzgerald
and
N.
Chand
,
J. Electron. Mater.
20
,
839
(
1991
).
14.
S.
Naritsuka
,
T.
Nishinaga
,
M.
Tachikawa
, and
H.
Mori
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
34
,
L1432
(
1995
).
15.
J. Z.
Li
,
J.
Bai
,
J.-S.
Park
,
B.
Adekore
,
K.
Fox
,
M.
Carroll
,
A.
Lochtefeld
, and
Z.
Shellenbarger
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
021114
(
2007
).
16.
G.
Wang
,
M. R.
Leys
,
R.
Loo
,
O.
Richard
,
H.
Bender
,
N.
Waldron
,
G.
Brammertz
,
J.
Dekoster
,
W.
Wang
,
M.
Seefeldt
 et al.,
Appl. Phys. Lett.
97
,
121913
(
2010
).
17.
C.-W.
Hsu
,
Y.-F.
Chen
, and
Y.-K.
Su
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
133115
(
2011
).
18.
Y.
Itoh
,
T.
Nishioka
,
A.
Yamamoto
, and
M.
Yamaguchi
,
Appl. Phys. Lett.
49
,
1614
(
1986
).
19.
C. V.
Falub
,
H.
von Känel
,
F.
Isa
,
R.
Bergamaschini
,
A.
Marzegalli
,
D.
Chrastina
,
G.
Isella
,
E.
Müller
,
P.
Niedermann
, and
L.
Miglio
,
Science
335
,
1330
(
2012
).
20.
21.
B.
Wu
,
A.
Kumar
, and
S.
Pamarthy
,
J. Appl. Phys.
108
,
051101
(
2010
).
22.
T.
Nishinaga
,
T.
Shitara
,
K.
Mochizuki
, and
K.
Cho
,
J. Cryst. Growth
99
,
482
(
1990
).
23.
A.
Marzegalli
,
F.
Isa
,
H.
Groiss
,
E.
Müller
,
C. V.
Falub
,
A. G.
Taboada
,
P.
Niedermann
,
G.
Isella
,
F.
Schäffler
,
F.
Montalenti
 et al.,
Adv. Mater.
25
,
4408
(
2013
).
24.
D.
Gerthsen
,
D. K.
Biegelsen
,
F. A.
Ponce
, and
J. C.
Tramontana
,
J. Cryst. Growth
106
,
157
(
1990
).
25.
N.
Otsuka
,
C.
Choi
,
L. A.
Kolodziejski
,
R. L.
Gunshor
,
R.
Fischer
,
C. K.
Peng
,
H.
Morkoç
,
Y.
Nakamura
, and
S.
Nagakura
,
J. Vac. Sci. Technol. B
4
,
896
(
1986
).
26.
J.
Bai
,
J.-S.
Park
,
Z.
Cheng
,
M.
Curtin
,
B.
Adekore
,
M.
Carroll
,
A.
Lochtefeld
, and
M.
Dudley
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
101902
(
2007
).
27.
Q.
Xu
,
J. W. P.
Hsu
,
E. A.
Fitzgerald
,
J. M.
Kuo
,
Y. H.
Xie
, and
P. J.
Silverman
,
J. Electron. Mater.
25
,
1009
(
1996
).
28.
H.
Mori
,
M.
Tachikawa
,
T.
Yamada
, and
T.
Sasaki
,
J. Cryst. Growth
154
,
23
(
1995
).
29.
L.
Pavesi
and
M.
Guzzi
,
J. Appl. Phys.
75
,
4779
(
1994
).
30.
D.
Colombo
,
E.
Grilli
,
M.
Guzzi
,
S.
Sanguinetti
,
A.
Fedorov
,
H.
Vonkanel
, and
G.
Isella
,
J. Lumin.
121
,
375
(
2006
).
31.
S. F.
Fang
,
K.
Adomi
,
S.
Iyer
,
H.
Morkoc
,
H.
Zabel
,
C.
Choi
, and
N.
Otsuka
,
J. Appl. Phys.
68
,
R31
(
1990
).
You do not currently have access to this content.