In this letter, we propose an atmospheric pressure-chemical vapor deposition technique to grow metastable GeSn epitaxial layers on Ge. We report the growth of defect free fully strained undoped and in-situ B doped GeSn layers on Ge substrates with Sn contents up to 8%. Those metastable layers stay fully strained after 30 min anneal in N2 at 500 °C; Ge-Sn interdiffusion is seen at 500 °C but not at lower temperature. B is 100% active in the in-situ GeSn:B layers up to a concentration of 1.7 × 1019 cm−3. GeSn:B provides slightly lower Hall hole mobility values than in pure p-type Ge especially for low B concentrations.
REFERENCES
1.
J.
Kouvetakis
, J.
Menendez
, and A. V. G.
Chizmeshya
, Annu. Rev. Mater. Res.
36
, 497
(2006
). 2.
G. H.
Wang
, E.-H.
Toh
, X.
Wang
, D. H. L.
Seng
, S.
Tripathy
, T.
Osipowicz
, T. K.
Chan
, K. M.
Hoe
, S.
Balakumar
, C. H.
Tung
, et al, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
, 2007
, 131
.3.
O.
Nakatsuka
, N.
Tsutsui
, Y.
Shimura
, S.
Takeuchi
, A.
Sakai
, and S.
Zaima
, Jpn. J. Appl. Phys.
49
, 04DA10
(2010
). 4.
Y.
Chibane
and M.
Ferhat
, J. Appl. Phys.
107
, 053512
(2010
). 5.
S.
Takeuchi
, Y.
Shimura
, O.
Nakatsuka
, S.
Zaima
, M.
Ogawa
, and A.
Sakai
, Appl. Phys. Lett.
92
, 231916
(2008
). 6.
C.
Merckling
, X.
Sun
, Y.
Shimura
, A.
Franquet
, B.
Vincent
, S.
Takeuchi
, W.
Vandervorst
, O.
Nakatsuka
, S.
Zaima
, R.
Loo
, and M.
Caymax
, Appl. Phys. Lett.
98
, 192110
(2011
). 7.
B.
Vincent
, Y.
Shimura
, S.
Takeuchi
, T.
Nishimura
, G.
Eneman
, A.
Firrincieli
, J.
Demeulemeester
, A.
Vantomme
, T.
Clarysse
, O.
Nakatsuka
, et al, Microelectron. Eng.
88
, 342
(2011
). 8.
J. P.
Fleurial
and A.
Borshchevsky
, J. Electrochem. Soc.
137
, 2928
(1990
). 9.
O.
Gurdal
, P.
Desjardins
, J. R. A.
Carlsson
, N.
Taylor
, H. H.
Radamson
, J.-E.
Sundgren
, and J. E.
Greene
, J. Appl. Phys.
83
, 162
(1998
). 10.
M.
Bauer
, J.
Taraci
, J.
Tolle
, A. V. G.
Chizmeshya
, S.
Zollner
, D. J.
Smith
, J.
Menendez
, C.
Hu
, and J.
Kouvetakis
, Appl. Phys. Lett.
81
, 2992
(2002
). 11.
R.
Loo
, G.
Wanng
, L.
Souriau
, J. C.
Lin
, S.
Takeuchi
, G.
Brammertz
, and M.
Caymax
, J. Electrochem. Soc.
157
(1
), H13
(2010
). 12.
R. A.
Soref
, J.
Kouvetakis
, J.
Tolle
, J.
Meenendez
, and V.
D’Costa
, J. Mat. Res.
22
, 3281
(2007
). 13.
Y.
Shimura
, N.
Tsutsui
, O.
Nakatsuka
, A.
Sakai
, and S.
Zaima
, Jpn. J. Appl. Phys.
48
, 04C130
(2009
). 14.
J.
Werner
, M.
Oehme
, M.
Schmid
, M.
Kaschel
, A.
Schirmer
, E.
Kasper
, and J.
Schulze
, Appl. Phys. Lett.
98
, 061108
(2011
). 15.
D. H.
Petersen
, O.
Hansen
, R.
Lin
, and P. F.
Nielsen
, J. Appl. Phys.
104
, 013710
(2008
). 16.
D. H.
Petersen
, O.
Hansen
, T. B.
Hansen
, P.
Boggild
, R.
Lin
, D.
Kjaer
, P. F.
Nielsen
, T.
Clarysse
, W.
Vandervorst
, E.
Rosseel
, et al, J. Vac. Sci. Technol. B
28
, C1C27
(2010
). 17.
J.
Xie
, J.
Tolle
, V. R.
D’Costa
, C.
Weng
, A. V. G.
Chizmeshya
, J.
Menendez
, and J.
Kouvetakis
, Solid-State Electron.
53
, 816
(2009
). 18.
O. A.
Golikova
, B. Y.
Moizhez
, and L. S.
Stilbans
, Sov. Phys. Solid State
3
, 10
(1962
).© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.