InAs (001)

Para realizar los experimentos de medida de tensión superficial y determina- ción de las distintas reconstrucciones superficiales hemos depositado In y/o inte- rrumpido el flujo de arsénico (a una temperatura del substrato de 380º C y un flujo de arsénico BEP(As4) = 1.74 · 10

-5

mbar) para cambiar la estequiometría de la superficie y así obtener las distintas reconstrucciones superficiales. Para la determinación preci- sa de las reconstrucciones superficiales, hemos realizado además de las medidas de tensión, medidas de RD siguiendo en ambos tipos de experimentos la misma secuen- cia de apertura y cierre de las pantallas y células. Los resultados de RD medidos a 1.96 eV los compararemos con los obtenidos previamente por Ozanyan et. al (Ref. 4) que se recogen en la figura 4.4. En la figura 4.5 se muestra la evolución en tiempo real de: la tensión superficial (τS) a lo largo de la dirección [110], señal de RD y τS a lo largo de la dirección [1-10]. El intervalo de tiempo cuando alguna célula está

abierta se indica con una barra entre las gráficas. El color ne- gro indica que la célula de in- dio está abierta y el gris la de arsénico. En el rango de 0-15 segundos se tiene la célula de arsénico abierta, durante los 25-50 segundos siguientes se tiene abierta la célula de indio y al final, en el segundo 62 se vuelve a abrir la célula de arsé- nico. La cantidad de indio de- positada fue de 2.5 MC a una baja velocidad de crecimiento de 0.1 MC/s. El ruido que se observa en los datos de τS es debido a las vibraciones del sistema, así que para una mejor claridad se ha superpuesto una curva (en color más oscuro) que corresponde al suavizado de las medidas experimentales directas.

Con la observación del patrón de difracción RHEED podemos diferenciar los cambios entre las reconstrucciones (2x4) y (4x2), pero es necesario la señal de RD para poder distinguir entre las diferente fases de la (2x4). Para interpretar nuestra señal de RD la comparamos con los resultados de Ozanyan representados en la figura 4.4. El máximo en la señal de RD corresponde a la reconstrucción β(2x4) y el míni-

Figura 4.4 Espectros de RDS de las reconstrucciones superficiales de las tres es- tructuras (2x4) y la (4x2) de InAs(001). Las flechas indican la secuencia cuando la temperatura se incrementa. (Tomada de la referencia 4).

Figura 4.3 Dibujo esquemático del cambio de curva- tura producida en el sustrato por la tensión superfi- cial debida a los dímeros presentes en las diferentes reconstrucciones superficiales.

mo a la reconstrucción rica en indio (4x2), ésta distinguible con RHEED. Cuando la célula de arsénico se abre a esta tempera- tura (380 ºC), la señal de RD evoluciona hacia un valor constante intermedio, el cual nos permite detectar la presencia de la reconstrucción γ(2x4). Cuando la célula de indio se abre la señal de RD cae con una pendiente abrupta hasta ver la recons- trucción (4x2) en el diagrama de difrac- ción del RHEED. Se ha asignado en este punto el nivel de la reconstrucción rica en indio (4x2) porque la evolución de la señal de RD desde este punto en adelante (con la célula de indio abierta) depende de la estructura de escalones en la superficie, tal y como se ha propuesto en trabajos sobre GaAs(001),11 y no se corresponde con cam- bios de reconstrucción superficial. Los niveles de señal de RD correspondientes a las reconstrucciones superficiales β(2x4), γ(2x4) y (4x2) están indicados con líneas hori- zontales (guión-punto) en la figura 4.5.

Para obtener las variaciones de tensión superficial asociadas a los cambios de reconstrucción superficial, se considerarán únicamente los estados en los que la su- perficie presenta una sola reconstrucción. En particular en estos experimentos, la superficie de InAs muestra la reconstrucción β(2x4) en t = 27 s, la reconstrucción (4x2) en el intervalo de tiempo 30-62 s y la reconstrucción γ(2x4) desde t = 62 s has- ta el final del experimento.

Una vez se han establecido los intervalos de existencia de las diferentes re- construcciones superficiales se pueden cuantificar los cambios de tensión superficial. Para las medidas de tensión superficial se define el nivel cero en cada dirección como la tensión correspondiente a la reconstrucción que no tiene dímeros en la dirección específica. Este criterio implica que la presencia de dímeros en cada dirección con- tribuirá a la tensión superficial con un incremento positivo, como corresponde a su carácter extensivo, antes definido

.

De esta forma, hemos definido los valores cero para las τS a lo largo de las direcciones [110] y la [1-10]. Para la [110] hemos escogi- do el cero de τS en el segundo 27 (2 segundos después de abrir el indio), cuando te- nemos una reconstrucción β(2x4), ya que ésta no presenta dímeros a lo largo de di- cha dirección (ver figura 4.1). Por otra parte, para la [1-10] hemos definido el cero de

τS cuando tenemos una reconstrucción rica en indio (4x2) en el rango entre 30-62 segundos, por la misma razón que antes. Hay que destacar que, independientemente del criterio escogido para determinar un valor cero en las medidas de tensión superfi- cial, sólo es posible cuantificar los cambios de tensión como valores relativos, ya que no es posible obtener valores absolutos con este procedimiento.

Los niveles de tensión medidos a lo largo de las direcciones [110] y [1-10] correspondientes a las diferentes reconstrucciones superficiales se indican con líneas horizontales (guión-punto), junto a sus correspondientes etiquetas en la figura 4.5

Tabla 4.1 Valores de la diferencia de tensión superficial anisótropa (∆τS) entre diferentes reconstruc- ciones superficiales del InAs (001).

∆τS (Nm-1) [110] [110] (4x2) à β(2x4) -0.4 0.4 β(2x4) à γ(2x4) ~0.1 -0.2 (4x2)à γ(2x4) -0.3 0.2

(gráficas superior e inferior respectivamente). Se puede obtener directamente de los resultados que el cambio de tensión superficial desde la reconstrucción (4x2) a la

β(2x4) es de -0.4 Nm-1 a lo largo de la dirección [110] y de 0.4 Nm-1 a lo largo de la dirección [1-10]. Cuando la reconstrucción superficial cambia desde β(2x4) a γ(2x4) se obtiene un cambio de tensión superficial de ~ 0.1 Nm-1 a lo largo de la dirección

[110]

[1-10]

Figura 4.5 Medidas de tensión superficial (τS) de diferentes reconstrucciones de In-

As(001) a lo largo de las direcciones [110] y [1-10] y señal de RD en 1.96 eV. La barra indica la célula abierta en cada momento, en negro el indio y gris el arsénico.

[110] y -0.2 Nm-1 a lo largo de la dirección [1-10]. En consecuencia, los cambios entre las reconstrucciones (4x2) y γ(2x4) son de -0.3 y 0.2 Nm-1 para las direcciones [110] y [1-10], respectivamente. En la tabla 4.1 se muestran los cambios de tensión superficial ordenados de menor a mayor recubrimiento de arsénico en la superficie.

In document Crecimiento y caracterización de hilos cuánticos de arseniuro de indio sobre substratos de fosfuro de indio (InAs/InP) (página 49-53)