До цих пір ми не поділяли гомо гетероепітаксіі Однак при гетероепітаксійних вирощуванні плівок існують специфічні проблеми Одна з них – це питання про характер сполучення кристалічних граток вирощуваної плівки і підкладки на межі розділу Наведемо основні з існуючих уявлень з цього питання

1 Характер сполучення решіток визначається ступенем відповідності періодів решіток плоских сіток, за якими відбувається зрощування: сітки повинні бути подібні, а відносне розходження періодів грат не повинно перевищувати певну величину Вперше ці уявлення були сформульовані Руайе (1928-1935 рр.) в якості граничного було названо невідповідність періодів решіток, рівне 15% Проте у ряді випадків, як показує практика, можливе нарощування плівок і при відмінності періодів решіток зростаються фаз більш ніж на 15%

Для того щоб пояснити цей результат в рамках структурно-геометричних уявлень, було сформульовано положення про поверхневому псевдоморфізме У кристалічному полі підкладки структура наростаючою фази пружно деформується, між підкладкою і наростаючої фазою утворюється псевдоморфное шар, який і забезпечує епітаксіальне нарощування Міжатомні відстані в псевдоморфное шарі змінної: від характерних для поверхні зрощення до міжатомних відстаней нарощуваної фази Товщина псевдоморфного шару визначається природою зростаються фаз Основоположником теорії про псевдоморфное шарі був Ван дер Мерві Його теорія заснована на уявленні про існування сильного фізичного взаємодії атомів в сполучених решітках В її рамках обчислюється енергія поверхні розділу двох різних кристалів і зясовуються умови, за яких ця енергія приймає мінімальне значення Знання мінімальної енергії поверхні розділу дозволяє визначити граничні товщини псевдоморфное шарів, що досить важливо з практичної точки зору

Так як величини пружної деформації сполучених кристалічних граток обмежені, то на поверхні розділу між псевдоморфное шаром і підкладкою (геометрія плоских сіток яких подібна, але між

Рис 95 Схема виникнення дислокацій невідповідності

атомні відстані різні) можуть виникати дислокації невідповідності (рис 95), які компенсують напруги, що у двох кристалічних решітках через розходження їхніх періодів Іншими словами, решітки сполучаються кристалів пружно деформуються таким чином, щоб частково (при великому невідповідність їх періодів) або повністю (при малому невідповідність) ліквідувати геометричне відмінність між ними на певних ділянках поверхні, а залишилася частка невідповідності, що виходить за межі пружної деформації, компенсується виникненням дислокацій невідповідності Щільність дислокацій невідповідності залежить від ступеня невідповідності періодів решіток зростаються фаз: чим вище відмінність періодів решіток, тим більше щільність дислокацій невідповідності

Дислокації невідповідності можуть виникати при утворенні стабільних зародків, причому при бічному (тангенціальному) зростанні останніх дислокації невідповідності можуть переміщатися і взаємодіяти одна з іншого, так як ступінь пружної деформації зародка залежить від його розмірів Остаточна щільність дислокацій невідповідності фіксується при злитті стабільних зародків (при утворенні суцільної плівки)

Відзначимо ще, що явище псевдоморфізма на самій ранній стадії епітаксії зводиться не тільки до геометричного спотворення решітки, а й до зміни нормальної для решітки конденсату хімічного звязку Під впливом поля підкладки виникають такі явища як поляризація, іонізація, дисоціація атомів або молекул і т п У міру зростання плівок в псевдоморфное шарі відбувається поступове ослаблення спотворення звязку

2 Інший підхід до проблеми сполучення кристалічних граток в площині розділу грунтується на тому, що визначальний вплив на епітаксії надають активні центри зростання на підкладці Передбачається, що явища поверхневого псевдоморфізма не існує:

кристалічна структура нарощуваних шарів відповідає структурі, характерною для обємного матеріалу Епітаксия і ступінь досконалості нарощуваних шарів визначаються дією активних центрів зростання Природа цих центрів досі остаточно не зясована Можливо, що вони повязані з дефектами, що знаходяться в приповерхневому шарі підкладки і створюють локальні спотворення потенційного рельєфу підкладки У місцях спотворень і утворюються стабільні зародки Ці уявлення не виключають можливість появи дислокацій на кордоні зрощення зародків, проте в цьому випадку їх не можна вважати дислокаціями невідповідності

3 Третій підхід заснований на тому, що між зростається фазами утворюється перехідний шар, склад (а отже, і структура) якого визначається рівноважної фазової діаграмою зростаються фаз

Наведені короткі подання з питання про характер сполучення кристалічних граток вирощуваної плівки і підкладки спираються на експериментальні факти і кожне описує процес сполучення кристалічних решіток для певного кола речовин У загальному випадку можливість сполучення кристалічних граток визначається можливістю відповідної перебудови хімічних звязків

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002