相场法模拟GaAs衬底上InGaAs异质结表面形貌

来源期刊：材料导报2018年第S1期

论文作者：王冠 翁燕华 吴平平

文章页码：547 - 552

关键词：相场;InGaAs异质结;表面形貌;缓冲层;

摘    要：本工作采用相场法模拟GaAs衬底上生长的In_0.3Ga_0.7As多层异质结构薄膜表面。通过引入多序参量,使用半隐性傅里叶谱方法求解Cahn-Hilliard方程可以求得带缓冲层结构的薄膜表面形貌。计算结果模拟了薄膜生长过程,研究显示,使用In0.15-Ga0.85As缓冲层,厚度从1nm增加到4nm,薄膜表面临界波长从34nm提升到80nm。随着缓冲层的厚度从1nm增加到10nm,使用正弦波表面的模拟结果显示,薄膜表面粗糙度从2.87nm下降到0.43nm,随机叠加波表面的模拟结果也类似,表面粗糙度从1.21nm下降到0.18nm。热力学分析和应变分布分析可以解释缓冲层对薄膜表面形貌演化的作用。该模拟计算方式对设计缓冲层结构有很大的帮助,模拟计算的结果可以与实验相比对。