ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эпитаксиальный рост кристаллов из "Физико-химическая кристаллография " Под эпитаксиальным ростом кристаллов понимают ориентированное срастание различных кристаллов из раствора, пара или расплава. Осаждение может происходить также электролитическим путем или посредством реакции кристаллической подложки с окружающей средой, например, при ориентированном образовании окислов. При этом кристаллы примеси (так называемые депозитные кристаллы), выделившиеся на инородной поверхности подложки (грани основного кристалла, грани подкладки), могут формироваться изолированно, так что ориентацию можно наблюдать микроскопическими методами (рис. 13.22). Кристаллическая фаза примеси может также образовать единое и ориентированное покрытие, монокристальную структуру которого можно доказать дифракцией электронов или рентгеновских лучей. [c.336] Наиболее детально исследовано осаждение металлов, имеющих кубическую гранецентрированную решетку, на гранях (100) щелочных галогенидов (посредством испарения примесного компонента в вакууме). Для некоторых комбинаций, например щелочной галогенид—-металл, необходимы минимальные (критические) температуры кристалла-носителя, чтобы происходил полностью ориентированный рост. Это условие является основным и при выполнении его достигается высокая подвижность оседающих атомов на кристалле-носителе. [c.338] Для полностью ориентированных срастаний щелочных галогенидов [грани (100)] с напыленными металлическими слоями можно экспериментально определить критические температуры, которые решающим образом зависят от наличия адсорбционных пленок. При расщеплении кристалла на воздухе ориентация первых зародыщей сильно нарушается из-за присутствия адсорбированных слоев. Так как кубические грани металлических кристаллов осаждаются параллельно ребрам подложки, можно сформулировать такой закон срастания (100), II (100) [100] [100]п, где индексы К и П относятся к элементам кристалла подложки (носителя) и примеси. [c.338] При определенных сочетаниях основного кристалла и примеси в зависимости от температуры могут действо-кристаллы осаждаются гранью октаэдра так, что (100)5 II (111)п- При более высоких температурах обычно снова наблюдается разориентация, причем число вариантов ориентации увеличивается. [c.338] Влияние адсорбционных слоев на степень ориентации показано на рис. 13.24. Кристалл слюды сначала неполностью расщепили на воздухе, а затем окончательно раскололи в сверхвысоком вакууме. Последующее напы-ленне серебром показало различную степень ориентации на обеих половинах плоскости спайности по сторонам от пограничной линии, наличие которой подтверждают также данные электронографии. Осаждение на подложке, где почти не было адсорбции, показывает значительно более высокую степень ориентации. [c.340] Решающими для возникновения ориентированных примесных слоев являются первые стадии образования зародышей, на которые сильно влияют адсорбированные слои посторонних веществ и скорость напыления. При наличии адсорбционных слоев изменяется вероятность обмена местами осаждающихся атомов. Благодаря этому работа образования зародышей на подложке обычно понижается, а плотность зародышей (число зародышей на I см ) возрастает. [c.340] При образовании эпитаксиального слоя в высоком вакууме остается неясным возникновение первых зародышей и их рост до сплошных тонких слоев. [c.342] В большинстве случаев исследуется структура и степень ориентации нри комнатной температуре после завершения напыления, в то время как возникновение слоев происходит при более высоких температурах. Кроме того, в немногих известных до сих пор опытах, в которых процесс напыления при данных температурных условиях прослеживался одновременно в электронном микроскопе и с помощью дифракции электронов, нужно учитывать побочные влияния электронного облучения. [c.342] Кинетику ориентированного осаждения вещества на чужеродной подложке можно также рассматривать с помощью теории роста, используя понятие работы отделения (Каишев, Блнзняков). Работы образования зародышей, пониженные вследствие осаждения на чужеродной подложке, выражаются соотношениями (13.43) и (13.44). Явление индукции возле ребер и ступеней (увеличение частоты появления ориентированно осажденных кристаллов вдоль ступенек на грани носителя) можно объяснить преимущественным образованием зародышей в соответствии с формулой (13.45). [c.342] Аг(У — разность работ десорбции одной примесной частицы от поверхности зародыша и от подложки. [c.343] Все остальные величины были расшифрованы при выводе уравнения (13.43). [c.343] С увеличением адсорбции растут значения ш и Ада, так что работа понижается. Таким образом, адсорбция облегчает работу зародышеобразования во всех случаях, когда Аи 0. Для ш = = т.е. при отсутствии адсорбции выражение (13.62) переходит в (13.43). Адсорбция влияет как на основное вещество, так и на примесь, причем адсорбент и адсорбат меняются друг с другом ролями. [c.343] Тп/пр—удельная свободная межфазная энергия на границе подложка — примесь. [c.343] Двухмерные зародыши приводят прежде всего к образованию мономолекулярного слоя на поверхности носителя. Дальнейший рост слоя на нем происходит лишь через образование трехмерных зародышей. Только в случае, если свободная энергия Тп/пр —О, увеличение примесного слоя происходит через образование плоских зародышей. Поэтому в реальном случае наслоение будет происходить через трехмерные зародыши. [c.343] Вернуться к основной статье