Ultrathin C-doped Ge (Ge:C) buffers are used as effective buffer layers to grow thin and smooth Si1−xGex relaxed virtual substrates on Si over a wide range of Ge content (x = 0.23, 0.38, 0.50, 0.65, 1) by ultrahigh vacuum chemical vapor deposition. High degree of relaxation (≥90%) in thin Si1−xGex films (∼50 nm thick) is demonstrated using this approach without additional annealing. Raman data suggest that the Ge:C buffers are still under compressive stress with the subsequent Si1−xGex layer growth. A low threading dislocation density of the order of ∼6 × 104 cm−2 is obtained from the relaxed 500-nm Si0.77Ge0.23 film grown using this method.
References
1.
D. J.
Paul
, Semicond. Sci. Technol.
19
, R75
(2004
).2.
M. L.
Lee
, E. A.
Fitzgerald
, M. T.
Bulsara
, M. T.
Currie
, and A.
Lochtefeld
, J. Appl. Phys.
97
, 011101
(2005
).3.
T. M.
Lu
, W.
Pan
, D. C.
Tsui
, C.-H.
Lee
, and C. W.
Liu
, Phys. Rev. B
85
, 121307
(2012
).4.
W.
Hsu
, J.
Mantey
, L. F.
Register
, and S. K.
Banerjee
, Appl. Phys. Lett.
103
, 093501
(2013
).5.
R.
Kotlyar
, U. E.
Avci
, S.
Cea
, R.
Rios
, T. D.
Linton
, K. J.
Kuhn
, and I. A.
Young
, Appl. Phys. Lett.
102
, 113106
(2013
).6.
J.
Liu
, X.
Sun
, R.
Camacho-Aguilera
, L. C.
Kimerling
, and J.
Michel
, Opt. Lett.
35
, 679
(2010
).7.
W.
Chern
, P.
Hashemi
, J. T.
Teherani
, T.
Yu
, Y.
Dong
, G.
Xia
, D. A.
Antoniadis
, and J. L.
Hoyt
, IEDM Tech. Dig.
2012
, 387
.8.
M. T.
Currie
, S. B.
Samavedam
, T. A.
Langdo
, C. W.
Leitz
, and E. A.
Fitzgerald
, Appl. Phys. Lett.
72
, 1718
(1998
).9.
V. A.
Shah
, A.
Dobbie
, M.
Myronov
, D. J. F.
Fulgoni
, L. J.
Nash
, and D. R.
Leadley
, Appl. Phys. Lett.
93
, 192103
(2008
).10.
M.
Aouassa
, S.
Escoubas
, A.
Ronda
, L.
Favre
, S.
Gouder
, R.
Mahamdi
, E.
Arbaoui
, A.
Halimaoui
, and I.
Berbezier
, Appl. Phys. Lett.
101
, 233105
(2012
).11.
A.
Nayfeh
, C. O.
Chui
, K. C.
Saraswat
, and T.
Yonehara
, Appl. Phys. Lett.
85
, 2815
(2004
).12.
J. H.
Li
, C. S.
Peng
, Y.
Wu
, D. Y.
Dai
, J. M.
Zhou
, and Z. H.
Mai
, Appl. Phys. Lett.
71
, 3132
(1997
).13.
J.
Mantey
, W.
Hsu
, J.
James
, E. U.
Onyegam
, S.
Guchhait
, and S. K.
Banerjee
, Appl. Phys. Lett.
102
, 192111
(2013
).14.
T. S.
Perova
, J.
Wasyluk
, K.
Lyutovich
, E.
Kasper
, M.
Oehme
, K.
Rode
, and A.
Waldron
, J. Appl. Phys.
109
, 033502
(2011
).15.
M.
Holtz
, W. M.
Duncan
, S.
Zollner
, and R.
Liu
, J. Appl. Phys.
88
, 2523
(2000
).16.
Z. M.
Jiang
, C. W.
Pei
, X. F.
Zhou
, W. R.
Jiang
, B.
Shi
, X. H.
Liu
, X.
Wang
, Q. J.
Jia
, W. L.
Zheng
, and X. M.
Jiang
, Appl. Phys. Lett.
75
, 370
(1999
).17.
D. C.
Houghton
, J. Appl. Phys.
70
, 2136
(1991
).18.
K. K.
Linder
, F. C.
Zhang
, J.-S.
Rieh
, P.
Bhattacharya
, and D.
Houghton
, Appl. Phys. Lett.
70
, 3224
(1997
).19.
C. S.
Peng
, Z. Y.
Zhao
, H.
Chen
, J. H.
Li
, Y. K.
Li
, L. W.
Guo
, D. Y.
Dai
, Q.
Huang
, J. M.
Zhou
, Y. H.
Zhang
, T. T.
Sheng
, and C. H.
Tung
, Appl. Phys. Lett.
72
, 3160
(1998
).20.
H. J.
Osten
and E.
Bugiel
, Appl. Phys. Lett.
70
, 2813
(1997
).21.
L. H.
Wong
, C.
Ferraris
, C. C.
Wong
, and J. P.
Liu
, Appl. Phys. Lett.
89
, 231906
(2006
).22.
D. E.
Jesson
, S. J.
Pennycook
, J.-M.
Baribeau
, and D. C.
Houghton
, Phys. Rev. Lett.
71
, 1744
(1993
).23.
D.
Zubia
, S. H.
Zaidi
, S. D.
Hersee
, and S. R. J.
Brueck
, J. Vac. Sci. Technol., B
18
, 3514
(2000
).24.
T. F.
Wietler
, E.
Bugiel
, and K. R.
Hofmann
, Appl. Phys. Lett.
87
, 182102
(2005
).25.
D. I.
Garcia-Gutierrez
, M.
José-Yacamán
, S.
Lu
, D. Q.
Kelly
, and S. K.
Banerjee
, J. Appl. Phys.
100
, 044323
(2006
).26.
Y.-Y.
Fang
, J.
Tolle
, R.
Roucka
, A. V. G.
Chizmeshya
, J.
Kouvetakis
, V. R.
D'Costa
, and J.
Menéndez
, Appl. Phys. Lett.
90
, 061915
(2007
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.