对薄膜进行双晶X射线衍射分析,选取(004)晶面的对称衍射结果可以看出:样品SL4*没有出现卫星峰,所以为异质结薄膜结构,并未形成超晶格结构原因是生长各层膜厚较大,各层之间近似完全驰豫,可以看成体单晶结构。
据报道,当超晶格薄膜的周期厚度超过15 nm时,薄膜的性质将由半导体转变为半金属,此时超晶格结构转变为异质结结构。其余样品均出现明显的卫星峰且级数较多半峰宽较窄表明超晶格薄膜生长状况较好。
从样品SL-2*与SL3*的DCXRD图像可以看出,生长温度为385℃的样品的卫星峰级数要多于生长温度为395℃的样品。通过SL4*、SL-5°和SL-6“样品的图像可以得出,随着V/Ⅲ束流比的加大,卫星峰级数有降低的趋势。
InAs/GalnSb超晶格薄膜和GaSb缓冲层之间可近似认为是完全共格的属于小失配情况,对Bragg方程进行微分可得:
(1)式中:△θ为峰位间距△d/d=ε为晶格应变,coto为缓冲层Bragg角的余切值ε为生长方向的应变ε¹。超晶格的衍射遵守Bragg方程:2Dsinθ,=Lλ(2)。
式中:D为周期厚度L为卫星峰的级数θ,为第l级的Bragg角。周期厚度D可通过多量子阱卫星衍射峰间距△θ,计算。式中:λ为入射X射线的波长,θ为衬底衍射晶面的Bragg角φ为(001)面与衍射面的夹角,α为晶体表面与(001)面的夹角。
GalnSb的晶格常量随In组分的变化而变化,且其晶格常量在GaSb和InSb晶格常量间变化。通过式(4)对不同的晶格常量进行线性插值即可确定不同的晶格常量所对应的In组分:
a=tamsh (1-)acash,(4)式中:x为平均成分并有:式中:x;为一个周期内各层的组分t;为一个周期内各层厚度M为周期数。对于超晶格薄膜材料标定峰位时将最靠近衬底衍射峰的卫星峰定为零级峰其峰位为△0o式中:b为位错的柏格斯矢量。