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.

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
).
You do not currently have access to this content.