Single-crystalline aluminum (Al) films are grown on GaAs (100) substrates by molecular beam epitaxy. The Al/GaAs interface is modified by ErAs insertion, and the Al quality is further improved. The full-width at half-maximum for Al (111) diffraction peak is 0.06°, and the root-mean-square surface roughness is 0.69 nm. In addition, the Al growth orientation can be tuned by ErAs insertion, which is attributed to the smaller lattice mismatch and higher surface symmetry provided by ErAs. The interfacial interdiffusion between Al and GaAs can be suppressed by ErAs as well. The sharp interfaces as well as the high quality of Al are confirmed by cross-sectional transmission electron microscopy studies. The lattice arrangements of the two stable Al/GaAs and Al/ErAs structures are proposed to show that the lattice matching and the interfacial bonding are two main driving forces.
REFERENCES
1.
C. T.
Black
, D. C.
Ralph
, and M.
Tinkham
, Phys. Rev. Lett.
76
, 688
(1996
). 2.
Y. J.
Doh
, J. A.
van Dam
, A. L.
Roest
, E.
Bakkers
, L. P.
Kouwenhoven
, and S.
De Franceschi
, Science
309
, 272
(2005
). 3.
K.
Zhang
, S.
Xia
, C.
Li
, J.
Pan
, Y.
Ding
, M.-H.
Lu
, H.
Lu
, and Y.-F.
Chen
, Adv. Mater. Interfaces
7
, 2000572
(2020
). 4.
D.
Gérard
and S. K.
Gray
, J. Phys. D Appl. Phys.
48
, 184001
(2014
). 5.
M. W.
Knight
, N. S.
King
, L.
Liu
, H. O.
Everitt
, P.
Nordlander
, and N. J.
Halas
, ACS Nano
8
, 834
(2014
). 6.
J.
Koch
et al, Phys. Rev. A
76
, 042319
(2007
). 7.
M. A.
Korhonen
, C. A.
Paszkiet
, and C. Y.
Li
, J. Appl. Phys.
69
, 8083
(1991
). 8.
M.
Mecklenburg
, W. A.
Hubbard
, E. R.
White
, R.
Dhall
, S. B.
Cronin
, S.
Aloni
, and B. C.
Regan
, Science
347
, 629
(2015
). 9.
S.
Sridhar
et al, ACS Nano
8
, 7763
(2014
). 10.
F.
Cheng
, P. H.
Su
, J.
Choi
, S.
Gwo
, X.
Li
, and C. K.
Shih
, ACS Nano
10
, 9852
(2016
). 11.
B. T.
Chou
, Y. H.
Chou
, Y. M.
Wu
, Y. C.
Chung
, W. J.
Hsueh
, S. W.
Lin
, T. C.
Lu
, T. R.
Lin
, and S. D.
Lin
, Sci. Rep.
6
, 19887
(2016
). 12.
H.
Ehrenreich
, H. R.
Philipp
, and B.
Segall
, Phys. Rev.
132
, 1918
(1963
). 13.
C. J.
Kiely
and D.
Cherns
, Philos. Mag. A
59
, 1
(1989
). 14.
M. V.
Lovygin
, N. I.
Borgardt
, I. P.
Kazakov
, and M.
Seibt
, Phys. Status Solidi C
12
, 1148
(2015
). 15.
A. Y.
Cho
and P. D.
Dernier
, J. Appl. Phys.
49
, 3328
(1978
). 16.
A. A. M.
Farag
, B.
Gunduz
, F.
Yakuphanoglu
, and W. A.
Farooq
, Synth. Met.
160
, 2559
(2010
). 17.
P.
Hacke
, T.
Detchprohm
, K.
Hiramatsu
, and N.
Sawaki
, Appl. Phys. Lett.
63
, 2676
(1993
). 18.
Y. H.
Chou
et al, Nano Lett.
16
, 3179
(2016
). 19.
S. W.
Hieke
, B.
Breitbach
, G.
Dehm
, and C.
Scheu
, Acta Mater.
133
, 356
(2017
). 20.
C.-C.
Cho
and H.-Y.
Liu
, Mat. Res. Soc. Symp. Proc.
221
, 87
(1991
). 21.
L. L.
Chang
, L.
Esaki
, and R.
Ludeke
, Appl. Phys. Lett.
23
, 201
(1973
). 22.
P. M.
Petroff
, L. C.
Feldman
, A. Y.
Cho
, and R. S.
Williams
, J. Appl. Phys.
52
, 7317
(1981
). 23.
W. L.
Sarney
, S. P.
Svensson
, A. C.
Leff
, W. F.
Schiela
, J. O.
Yuan
, M. C.
Dartiailh
, W.
Mayer
, K. S.
Wickramasinghe
, and J.
Shabani
, J. Vac. Sci. Technol. B
38
, 032212
(2020
). 24.
W. L.
Sarney
, S. P.
Svensson
, K. S.
Wickramasinghe
, J.
Yuan
, and J.
Shabani
, J. Vac. Sci. Technol. B
36
, 062903
(2018
). 25.
Y.
Zhu
, W.
Wang
, W.
Yang
, H.
Wang
, J.
Gao
, and G.
Li
, Mater. Sci. Semicond. Process.
54
, 70
(2016
). 26.
S. W.
Lin
, J. Y.
Wu
, S. D.
Lin
, M. C.
Lo
, M. H.
Lin
, and C. T.
Liang
, Jpn. J. Appl. Phys.
52
, 045801
(2013
). 27.
J.
Tournet
, D.
Gosselink
, G. X.
Miao
, M.
Jaikissoon
, D.
Langenberg
, T. G.
McConkey
, M.
Mariantoni
, and Z. R.
Wasilewski
, Supercond. Sci. Technol.
29
, 064004
(2016
). 28.
J.
Massies
, J.
Chaplart
, and N. T.
Linh
, Solid State Commun.
32
, 707
(1979
). 29.
M. V.
Lovygin
, N. I.
Borgardt
, I. P.
Kazakov
, and M.
Seibt
, Semiconductors
49
, 337
(2015
). 30.
J.
Shabani
et al, Phys. Rev. B
93
, 155402
(2016
). 31.
P.
Krogstrup
, N. L. B.
Ziino
, W.
Chang
, S. M.
Albrecht
, M. H.
Madsen
, E.
Johnson
, J.
Nygård
, C. M.
Marcus
, and T. S.
Jespersen
, Nat. Mater.
14
, 400
(2015
). 32.
H. F.
Liu
, S. J.
Chua
, and N.
Xiang
, J. Appl. Phys.
101
, 053510
(2007
). 33.
S. L.
Liu
et al, Appl. Phys. Lett.
112
, 231904
(2018
). 34.
G.
Koblmueller
, F.
Wu
, T.
Mates
, J. S.
Speck
, S.
Fernandez-Garrido
, and E.
Calleja
, Appl. Phys. Lett.
91
, 221905
(2007
). 35.
G.
Koblmuller
, F.
Reurings
, F.
Tuomisto
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
97
, 191915
(2010
). 36.
H.
Yang
, W.
Wang
, Z.
Liu
, W.
Yang
, and G.
Li
, CrystEngComm
16
, 3148
(2014
). 37.
J. K.
Kawasaki
, B. D.
Schultz
, H.
Lu
, A. C.
Gossard
, and C. J.
Palmstrøm
, Nano Lett.
13
, 2895
(2013
). 38.
D. O.
Klenov
, J. M.
Zide
, J. D.
Zimmerman
, A. C.
Gossard
, and S.
Stemmer
, Appl. Phys. Lett.
86
, 1631
(2005
). 39.
B. D.
Schultz
and S. C. J.
Palmstrøm
, Phys. Rev. B
73
, 241407
(2006
). 40.
L.
Fu
, P.
Lever
, H. H.
Tan
, C.
Jagadish
, P.
Reece
, and M.
Gal
, IEE Proc. Circuits Devices Syst.
52
, 491
(2005
). 41.
J.-J.
Huang
, D.-W.
Chou
, P.-W.
Sze
, and Y.-H.
Wang
, Solid State Electron.
52
, 289
(2008
). 42.
X.-Y.
Liu
, I.
Arslan
, B. W.
Arey
, J.
Hackley
, V.
Lordi
, and C. J. K.
Richardson
, ACS Nano
12
, 6843
(2018
). 43.
B. M.
McSkimming
, A.
Alexander
, M. H.
Samuels
, B.
Arey
, I.
Arslan
, and C. J. K.
Richardson
, J. Vac. Sci. Technol. A
35
, 021401
(2017
). 44.
M. D.
Craven
, F.
Wu
, A.
Chakraborty
, B.
Imer
, U. K.
Mishra
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
84
, 1281
(2004
). 45.
Y.
Fu
, Y.
Zhang
, W.
Yang
, H.
He
, and X.
Shen
, J. Cryst. Growth
343
, 28
(2012
). © 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.