Abstract GeSn/GeSi multi quantum wells with (i) high Sn content, direct bandgap GeSn wells and (ii) GeSi barriers with Si contents in the few %–30% range might be of use in optoelectronics. As GeSn has to be grown in the 300–375 °C range (to avoid Sn segregation/precipitation), GeSi barriers should also be grown in that temperature range, too. GeSi might also be used to passivate, at low temperatures, the surface of Ge-rich imagers and photo-detectors. Thanks to X-Ray Reflectivity (thickness) and X-Ray Diffraction (Si content), I have therefore explored, in a 200 mm Chemical Vapour Deposition tool, the 100 Torr growth of tens of nm thick GeSi layers on Ge(0 0 1) buffers. Precursor gases were Ge2H6 (Ge), SiH2Cl2 and/or Si2H6 (Si). Whatever the chemistry, a temperature increase in the 350–500 °C range resulted in an increase, (a stabilization) then a decrease of the GeSi growth rate. Meanwhile, the Si content increased almost linearly with the temperature. For given Si and Ge flows, GeSi growth rates were higher and Si contents lower with SiH2Cl2 than with Si2H6. Adding SiH2Cl2 to Si2H6 had, quite surprisingly, almost no impact on the GeSi growth kinetics, which was mainly governed by the Si2H6 flow. With high precursor flows, I succeeded in having, with Ge2H6 and SiH2Cl2, GeSi growth rates increasing from 2 up to 32 nm min−1 as the temperature increased from 325 °C up to 375 °C, with a Si content close to 7.5%. Growth rates increased from 0.6 up to 19 nm min−1 and Si contents decreased from 24 down to 22% over the same temperature range with Ge2H6, SiH2Cl2 and Si2H6.

中文翻译：

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GeSi 合金与二锗烷、乙硅烷和二氯硅烷的极低温生长

摘要 GeSn/GeSi 多量子阱具有 (i) 高 Sn 含量、直接带隙 GeSn 阱和 (ii) 硅含量在几个 %–30% 范围内的 GeSi 势垒可能用于光电子学。由于 GeSn 必须在 300–375 °C 范围内生长（以避免 Sn 偏析/沉淀），因此 GeSi 势垒也应在该温度范围内生长。GeSi 还可用于在低温下钝化富含 Ge 的成像器和光电探测器的表面。由于 X 射线反射率（厚度）和 X 射线衍射（Si 含量），因此我在 200 毫米化学气相沉积工具中探索了在 Ge(0 0 1 ) 缓冲区。前体气体是 Ge2H6 (Ge)、SiH2Cl2 和/或 Si2H6 (Si)。无论是什么化学，在 350–500 °C 范围内的温度升高都会导致温度升高，（稳定）然后降低 GeSi 生长速率。同时，Si 含量几乎随温度线性增加。对于给定的 Si 和 Ge 流量，与 Si2H6 相比，SiH2Cl2 的 GeSi 生长速率更高，Si 含量更低。令人惊讶的是，向 Si2H6 中添加 SiH2Cl2 对 GeSi 生长动力学几乎没有影响，这主要受 Si2H6 流动控制。通过高前驱体流量，我成功地使用 Ge2H6 和 SiH2Cl2，随着温度从 325°C 增加到 375°C，GeSi 的生长速率从 2 增加到 32 nm min-1，Si 含量接近 7.5% . 在与 Ge2H6、SiH2Cl2 和 Si2H6 相同的温度范围内，生长速率从 0.6 增加到 19 nm min-1，Si 含量从 24% 下降到 22%。Si 含量几乎随温度线性增加。对于给定的 Si 和 Ge 流量，与 Si2H6 相比，SiH2Cl2 的 GeSi 生长速率更高，Si 含量更低。令人惊讶的是，将 SiH2Cl2 添加到 Si2H6 对 GeSi 生长动力学几乎没有影响，这主要受 Si2H6 流动控制。通过高前驱体流量，我成功地使用 Ge2H6 和 SiH2Cl2，随着温度从 325°C 增加到 375°C，GeSi 的生长速率从 2 增加到 32 nm min-1，Si 含量接近 7.5% . 在与 Ge2H6、SiH2Cl2 和 Si2H6 相同的温度范围内，生长速率从 0.6 增加到 19 nm min-1，Si 含量从 24% 下降到 22%。Si 含量几乎随温度线性增加。对于给定的 Si 和 Ge 流量，与 Si2H6 相比，SiH2Cl2 的 GeSi 生长速率更高，Si 含量更低。令人惊讶的是，将 SiH2Cl2 添加到 Si2H6 对 GeSi 生长动力学几乎没有影响，这主要受 Si2H6 流动控制。通过高前驱体流量，我成功地使用 Ge2H6 和 SiH2Cl2，随着温度从 325°C 增加到 375°C，GeSi 的生长速率从 2 增加到 32 nm min-1，Si 含量接近 7.5% . 在与 Ge2H6、SiH2Cl2 和 Si2H6 相同的温度范围内，生长速率从 0.6 增加到 19 nm min-1，Si 含量从 24% 下降到 22%。对主要受 Si2H6 流动控制的 GeSi 生长动力学几乎没有影响。通过高前驱体流量，我成功地使用 Ge2H6 和 SiH2Cl2，随着温度从 325°C 增加到 375°C，GeSi 的生长速率从 2 增加到 32 nm min-1，Si 含量接近 7.5% . 在与 Ge2H6、SiH2Cl2 和 Si2H6 相同的温度范围内，生长速率从 0.6 增加到 19 nm min-1，Si 含量从 24% 下降到 22%。对主要受 Si2H6 流动控制的 GeSi 生长动力学几乎没有影响。通过高前驱体流量，我成功地使用 Ge2H6 和 SiH2Cl2，随着温度从 325°C 增加到 375°C，GeSi 的生长速率从 2 增加到 32 nm min-1，Si 含量接近 7.5% . 在与 Ge2H6、SiH2Cl2 和 Si2H6 相同的温度范围内，生长速率从 0.6 增加到 19 nm min-1，Si 含量从 24% 下降到 22%。