Эпитаксиальный рост кристаллов

ЭПИТАКСИАЛЬНЫЙ РОСТ КРИСТАЛЛОВ [c.336]

Свойства М. с. определяют явления катализа, роста кристаллов (в частности, эпитаксиальных плёнок), поведение суспензий, эмульсий М. с. используют в эмиссионной электронике и микроэлектронике. [c.210]

Изучалось также влияние дислокаций на рост монокристаллов и эпитаксиальных пленок. По влиянию дислокаций на кристаллизацию стальных слитков имеются лишь единичные работы. Дислокационный механизм роста кристаллов в стальном слитке должен привлечь особое внимание исследователей, поскольку примесные атомы оказывают огромное влияние на образование и распределение дислокаций. [c.66]

Несоответствие параметров решеток, сопрягающихся при эпитаксиальном росте, может достигать значительных величин (десятки процентов) и устраняется либо некоторым искажением решетки растущего кристалла и появлением дефектов в структуре кристалла, либо тем, что решетка растущего кристалла пристраивается к решетке зерен основного металла другими, но хорошо сопрягающимися плоскостями. Из микроструктуры, приведенной на рис. 45,6, видно, что из-за несоответствия параметров решетки на границе раздела шва имеется некоторое смещение в направлении границы основного металла, продолжающееся в паяном шве. [c.99]

Эпитаксиальные покрытия обьино наносят при высокой температуре подложки. Если температура близка или выше температуры рекристаллизации материала покрытия, то одновременно с ростом кристаллов протекают и рекристаллизационные процессы. Перемещение границ зерен покрытия в процессе собирательной рекристаллизации может изме- [c.63]

Как уже отмечалось, закономерности роста кристаллов в покрытиях сильно зависят от количества и вида примеси, входящей в состав покрытий в процессе роста. Поэтому пористость, определяемая процессами отбора, также зависит от чистоты условий, в которых наносится покрытие. С самых общих позиций можно предполагать, что с увеличением роли слоистого механизма роста кристаллов пористость, обусловленная отбором, будет уменьшаться. В предельном случае - при чисто эпитаксиальном росте - пористость этого вида исчезает. Однако малые развороты блоков будут увеличивать общую пористость. [c.72]

Наиболее часто методы ЛТ применяются при исследованиях плазменных процессов, воздействий лазерных и электронных пучков на поверхность, эпитаксиального роста пленок. Неожиданным представляется то, что при проведении ионной имплантации полупроводников методы ЛТ совсем не используются. Вероятно, более существенным является температурный режим при отжиге имплантированного кристалла, чем в ходе самой имплантации. [c.197]

Эпитаксиальный рост — часто наблюдаемое явление при взаимодействии самых различных видов кристаллов (например, ионные кристаллы—металлические кристаллы взаимодействие металлических, ионных и органических кристаллов между собой, металлические кристаллы— органические кристаллы и т.д.). Хотя накоплен чрезвычайно большой фактический материал, однако не [c.336]

На фронте кристаллизации образуется сплошной слой жидкой фазы значительной толщины. Процессы роста эпитаксиальной пленки в этом случае подобны процессам роста кристаллов из расплавов (растворов) (см. гл. 6). [c.329]

На изотропных подложках в первый момент возникает неориентированный кристаллический слой. С увеличением его толщины благоприятно ориентированные кристаллы быстро растут, вытесняя соседние и образуя текстурованную структуру. Этому способствует анизотропия скорости роста различных граней эпитаксиальных кристаллов. Наибольшая скорость роста присуща кристаллам, у которых направление растущих граней совпадает с нормалью к фронту кристаллизации. [c.131]

При помощи газотранспортных реакций удобно выполнять эпитаксиальное наращивание полупроводниковой пленки, когда ее структура полностью повторяет структуру поверхности подложки, на которую она осаждается, т. е. структура пленки является продолжением структуры подложки. Особое значение эпитаксиальное наращивание имеет в производстве интегральных микросхем, когда необходимо получать монокристаллические пленки из полупроводникового материала с заданным типом проводимости на зародышевом кристалле, оказывающем ориентирующее влияние на рост пленки. [c.59]

Одной из наиболее острых проблем, связанных с жидкофазной эпитаксией, является сложность контроля гладкости эпитаксиального слоя. Существует несколько определенных типов рельефа поверхности. Недостаточное зародышеобразование приводит к рельефу поверхности, называемому островковым ростом. Образование террас на поверхности происходит вследствие раз-ориентации подложки от какой-либо (обычно 100 ) грани кристалла с малыми индексами. Этот рельеф поверхности наблюдается чаще всего. Образование так называемых менисковых линий связано с механическим удалением раствора. [c.150]

Широко распространено мнение, что выращивание монокристаллов из газообразной фазы не имеет большого практического значения ввиду малых скоростей роста, присущих этому методу. Действительно, скорость роста монокристаллов из газообразной фазы обычно равна сотым долям мм/ч, что на несколько порядков ниже, чем при вытягивании кристаллов из расплава. Рост из газообразной фазы применяется в основном для выращивания тонких эпитаксиальных пленок, используемых в технологии полупроводниковых приборов, и для получения небольших монокристаллов тугоплавких материалов, а также полупроводниковых соединений, которые плавятся с разложением. Кроме того, поскольку высокопроизводительные методы выращивания монокристаллов из расплавов не всегда обеспечивают высокую однородность их свойств, то для получения особо качественных небольших кристаллов полупроводников используются методы выращивания из газообразной фазы. Эти методы, естественно, не устраняют все причины, приводящие к дефектности кристаллов. Процессы выращивания монокристаллов из газообразной фазы тоже весьма чувствительны к колебаниям внешних условий и составу питающей фазы. Однако влияние этих колебаний значительно сглажено благодаря малым скоростям роста, что способствуют приближению к более равновесным условиям роста. [c.250]

Эпитаксиальное наращивание может осуществляться по схеме пар (газ) — кристалл [п(г)-к], а также по схеме пар (газ) — жидкость — кристалл [п(г)-ж-к]. В обоих схемах перенос вещества к месту конденсации происходит через газообразную фазу, поэтому скорость роста эпитаксиальных пленок оказывается невысокой. [c.323]

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]

Лазерно-индуцированная аморфизация поверхности. Как уже упоминалось выше, восстановление кристаллической структуры при лазерном отжиге происходит в определенном диапазоне длительностей и плотностей энергии лазерных импульсов в процессе эпитаксиального роста кристалла из расплава от кристаллической подложки. Если скорость движения границы расплава будет слишком большой, то вместо монокристалла из расплава образуется поликристаллический или аморфный слой. В частности, такой режим реализуется при воздействии на монокристалл Si или GaAs пикосекундных лазерных импульсов. [c.153]

Широкое применение получили монокристаллические пленки, выращенные на кристаллических подложках и имеющие решетку, определенным образом ориентированную относительно решетки подложки. Такой ориентированный рост пленок называют эпитаксией, а сами пленки — эпитаксиальньши. Выращивание пленок из того же вещества, из которого состоит кристалл подложки, называют автоэпитаксией, выращивание из другого вещества — гетероэпитаксией. Для того чтобы был возможен эпитаксиальный рост пленки, необходима определенная степень соответствия кристаллической структуры материалов пленки и подложки. Иными словами, равновесные расстояния между атомами и их взаимное расположение в кристаллах пленки и подложки должны быть близкими. Кроме того, чтобы атомы в зародышах могли выстроиться в правильную структуру, они должны обладать достаточно высокой поверхностной подвижностью, что может быть обеспечено при высокой температуре подложки. Структурному совершенству зародышей способствует также низкая скорость их роста, которая достигается при малой степени пересыщения пара осаждаемого материала или его раствора (при эпитаксии из жидкой фазы). Особое значение для ориентированного роста имеют одноатомные ступеньки на подложке, заменяющие зародыши, так как на них адсорбированные атомы попадают в устойчивое состояние с высокой энергией связи. Эпитаксиальная пленка растет в первую очередь путем распространения ступенек на всю площадь подложки. Большую роль при этом играют винтовые дислокации (рис. 2.8). В простейшем случае онн представляют собой одноатомную, ступеньку, начинающуюся у оси [c.70]

При вводе затравки на измельчение структуры слитка наряду с неизоморфными и изоморфными примесями влияют также эпитаксиальные примеси. Эпитаксиальная примесь, вызывая зарождение д. к. и ориентированный рост кристаллов на подложке, не является совершенно изоморфной по отношению к затвердевающему слитку, однако ее решетка в какой-то степени родственна кристаллам стали. Л. С. Палатник и И. И. Папиров [119, 120] уделяют большое внимание теории гетерогенного образования зародышей на подложках, характеру соответствия кристаллических решеток и дислокационной структуры поверхностных слоев подложки и кристаллизующейся пленки. В зависимости от температуры подложки и пересыщения газовой фазы образование зародышей может происходить по схеме пар-жристалл или пар- жидкость- -кристалл. [c.130]

С повышением совершенства совокупности кристаллов U уменьшается. Уменьшение, 17 в основном может происходить за счет уменьшения С/(. и Ua- , так как можно считать постоянной. Наименьшего значения достигает в том случае, когда между подложкой и совокупностью происходит эпитаксиальное срастание /с нимальна в том случае, когда совокупность образуется в условиях, обеспечивающих возникновение в ней собственной текстуры. Таким образом, наибольшее совершенство совокупности кристаллов, т.е. минимальное значение U, достигается при эпитаксиальном росте совокупности в условиях, соответству-юпщх определенной собственной текстуре. Такие условия роста отвечают требованиям принципа пространственного согласования. [c.30]

Таким образом, на примерах металлических и неметаллических покрытий показано, что рост эпитаксиальных покрытий в условиях пространственного согласования позволяет сохранять монокристальность покрытия при больших толщинах, чем в покрытиях, полз чаемых в условиях пространственного несогласования. Как уже отмечалось, это обусловлено тем, что интенсивность накопления дефектов при росте кристаллов в условиях пространственного согласования существенно [c.59]

На основе приведенных данных можно предложить следующую схему образования феррита магния по механизму встречной диффузии катионов Mg +, Ре , Ре . Так как скорость диффузии ионов железа в феррите магния несколько больше, чем в окиси магния, то при взаимодействии монокристалла окиси магния с окисью железа к границе раздела фаз Mg0/Mgpe204 ионов железа поступает больше, чем их отводится в глубь кристалла. Поэтому в локальных микрообластях поверхностного слоя MgO в какой-то момент времени концентрация железа превышает равновесную, и пересыщение снимается эпитаксиальным ростом монокристаллического слоя феррита. В зависимости от времени взаимодействия размер диффузионной зоны окиси магния увеличивается незначительно, и скорость отвода ионов железа от поверхности раздела фаз Mg0/Mgp204 меняется мало. По этой причине достижение критического пересыщения и, следовательно, скорость роста монокристаллического слоя феррита магния определяются диффузией ионов л<елеза и магния через слой шпинели, а не их диффузией в монокристалле окиси магния. [c.7]

Существенные сдвиги в изучении эпитаксиальных пленок произошли после проведения систематических электрофизических измерений. В предварительных данных не содержалось информации, достаточной для понимания механизмов процессов переноса в пленках. Так, эксперименты по дифракции, выполненные для изучения роста кристаллов и контроля качества эпитаксиаль,-ных пленок, не принесли существенной пользы в изучении вакансий и дефектов, в то время как электрические измерения на поликристаллических пленках недостаточны для выяснения механизма рассеяния. Необходимая информация была получена благодаря проведению электрических измерений на относительно совершенных эпитаксиальных пленках. [c.344]

При Л. п. необходимо равномериое распределение примеси в объёме кристалла или по толщине эпитаксиального слоя. При направленной кристаллизации из расплава равномерное распределение примеси по длине слитка достигается поддержанием постоянной её концентрации в расплаве (за счёт его подпитки) либо программированным изменением коэф. распределения примеси. Последнее достигается изменением параметров процесса роста. Повысить однородность распределения примесей в монокристаллах можно воздействуя на расплав магн. полем. Магн. поле, приложенное к проводящему расплаву, ведёт к возникновению пондеромоторных сил. Последние резко снижают интенсивность конвекции и связанные с ней флуктуации темп-ры и концентрации примесей. В результате однородность кристалла повышается. Однородного распределения при эпитаксии из жидкой фазы достигают кристаллизацией при пост, теми-ре в случае газофазной эпитаксии, обеспечивая пост, концентрацию примеси в газовой фазе над подложкой. [c.579]

В данном случае осуществляется ориентированная кристаллизация, т. е. процесс роста, при котором кристаллическая решетка напыляемой пленки закономерно ориентирована относительно кристалла — подложки. Такие пленки называют эпитаксиальными. Различают гомоэпитаксию (материалы пленок и подложки [c.136]

Для образования равноосной микроструктуры при быстром затвердевании должны выполняться два условия [482] низкая скорость роста эпитаксиальных кристаллов, позволяющая получить переохлажденный расплав, и наличие достаточного количества центров зарождения в расплаве, обеспечивающее гетерогенное зарождение равноосных зерен. Эти условия были реализовны при лазерном плавлении специально приготовленных сплавов. [c.295]

Приложение давления в процессе роста эпитаксиального слоя (слоя совместной кристаллизации) позволяет также удалить значительный объем ликвата, накопляющегося перед фронтом растущих в изотермических условиях ориентированных кристаллов. Фронт таких кристаллов обычно ровный. Высокая прочность соединения может быть обеспечена только при диффузионной пайке с последующей гомогенизацией паяного соединения. Это тем более необходимо, что выросший слой кристаллов состоит из слаболегированного твердого раствора и обладает пониженной прочностью. [c.181]

Логика выделения собственных текстур из текстур роста дает ответ на вопрос, как и в каких условиях могут быть получены собственные текстуры. Из определения собственной текстуры следует, что для ее получения в совокупности кристаллов необходамо полностью устранить какое-либо взаимодействие (эпитаксиальное, диффузионное) растущей совокупности с подложкой. Найдены подложки, которые почти удовлетворяют этому условию ими могут быть мелкозернистые термодинамиг чески прочные соединения карбиды переходных металлов, оксиды и тл. [c.25]

Изменим условия роста тжим образом, чтобы они соответствовали иному типу собственной текстуры. Это означает, что тип плоскости собственной текстуры теперь не совпадает с типом плоскости, параллельной грани монокристалла - подложки. Это различие приведет к тому, что текстура зарождения и собственная текстура разжчны. Поэтому, кроме отбора, связанного с формообразованием кристаллов, будет происходить отбор по ориентациям. В результате такого отбора ориентировка кристаллов совокупности с увеличением их толщины будет стремиться к собственной текст)фе. В то же время отбор по ориентировкам будет тормозиться эпитаксиальным влиянием подложки. Эпитаксиальный же [c.28]

В, предыдущих параграфах были проанализированы примеры роста совокупностей кристаллов, в которых влияние подложки сводилось только к эпитаксиальному. Такие условия роста реализуются весьма часто. Однако не менее интересны закономерности роста совокупностей, у которых взаимодействие с подложкой сводится к чисто диффузионному. Не касаясь практической важности и распространенности тгисого рода взаимодействия при получении покрытий, в этой главе обратим внимание лишь на закономерности отбора при таком взаимодействии в процессе роста совокупностей кристаллов. [c.34]

Деформационная пористость. Этот вид пористости развивается в покрытиях, в которых в процессе роста возникают напряжения. В эпитаксиальных монокристалжческих покрытиях в результате пластичес-ких микродеформаций возникают даслокации, которые, как было отмечено выше, являются активными стоками вакансий. Если температура нанесения покрытий достаточно высока и в материале покрытий в результате релаксационных процессов образуются дополнительные малоугловые границы, то порообразование происходит лреимущественно вдоль них. Если напряжения достаточно высоки, то может произойти отрыв дислокаций от вакансионного облака и зарождение пор будет происходить в объеме блоков кристаллов., [c.69]

Таким образом, в сульфидных покрытиях на молибдене эпитаксиальное сопряжение решеток покрышя и матрищ>1 происходит не по плоскости, а в направлениях, перпендакулярных поверхности матрищ>1. Такая форма эпитаксии обязана анизотропии диффузии атомов молибдена в сульфиде с гексагональной решеткой и, как следствие, преимущественному росту тех кристаллов, у которых направление быстрой диффузии нормально поверхности матрищ>1. [c.137]

Несколько лет назад Вагнер и Эллис [25] обнаружили, что в определенных условиях при- образовании усов из паровой фазы на растугцем кончике кристалла между паром и кристаллом имеется капелька жидкой фазы. Это явление вызвало широкий интерес в кругах исследователей, занимаюп] ихся выращиванием кристаллов. Новый механизм роста был назван ПЖТ-мехапизмом (пар — жидкость — твердая фаза). ПЖТ-механизм позволяет получать почти совершенные кристаллы и может быть использован для выращивания кристаллов самой разнообразной формы (от усов до эпитаксиальных пленок) большого количества кристаллических материалов. При этом процесс выращивания может проводиться при температурах на несколько сот градусов ниже, чем в случае тех методов выращивания кристаллов из газовой фазы, которые применяются в настоящее время. [c.175]

Однородные структуры. Однородная кристаллическая структура, как известно, присуща монокристаллам и твердым растворам. Монокристаллические покрытия (пленки) образуются в процессе ориентированного роста монокристалла одного вещества на кристаллической грани другого (эпитаксиальное наращивание). В слое покрытия при благоприятных условиях полностью воспроизводится кристаллографическая ориентация поверхности покрываемого кристалла. Например, используя пересыщенный раствор германия в жидком свинце, на монокристалле германия получают монокристаллическую пленку германия на арсениде галлия (GaAs) формируется одноименная пленка из пересыщенного раствора GaAs в жидком олове. Более широко применяют способы эпитаксиального наращивания из паровой фазы в вакууме. [c.173]

Свойства бинарных соединений А В и их распространение на тройные кристаллические твердые растворы для гетеролазеров приведены в 7. Эти материалы находятся на более ранней стадии исследования по сравнению с соединениями А В . Рассчитанные значения ширины запрещенной зоны и экспериментальные данные для Pbi jiSn Te и Pbi j(Sn Se показывают, что ширина запрещенной зоны уменьшается при увеличении х от нуля и уменьшении х от единицы, следовательно, она проходит через нуль в области составов тройного твердого раствора. Это замечательное свойство позволяет создать гетеролазеры, излучающие в далекой инфракрасной области. Другая особенность этих соединений заключается в том, что изменение Eg с температурой противоположно изменению, наблюдаемому в соединениях А В . В отличие от гетероструктур на основе соединений А В несовпадение периодов решетки здесь, по всей видимости, не создает проблем ни при эпитаксиальном наращивании, ни в отношении образования центров безызлучательной рекомбинации. Вместо этой проблемы, однако, возникает другая. Вакансии, равновесные при температуре роста, остаются в решетке при охлаждении кристалла и оказывают влияние на проводимость кристалла при температурах, являющихся рабочими для лазеров на основе соединений А В . [c.11]

Как дислокации, часто обнаруживаемые в кристалле-подложке, так и дислокации, образующие сетки, показанные на рис. 5.6.5—5.6.7, обычно называются проникающими дислокациями. В эпитаксиальных слоях соединений А "В переменного состава, выращенных методом ХОГФ, плотность наклонных дислокаций в плоскости, параллельной направлению выращивания, достигает 10 —10 см . Такая плотность дислокаций может оказаться слишком высокой для инжекционных лазеров или даже для светодиодов (СИД) высокой яркости, в которых необходим большой срок службы (гл. 8). Существуют, однако, дан-Лие, указывающие на то, что плотность наклонных дислокаций йЬжет быть уменьшена. Резкое уменьшение плотности наклонных дислокаций достигается скачкообразным изменением состава [88], так чтобы рассогласование периодов решетки приво- дило к образованию дислокаций несоответствия. На рис. 5.6.7 можно наблюдать три отчетливо выраженные дислокационные сетки высокой плотности, состоящие из краевых дислокаций, параллельных плоскости роста, однако в области, выращенные между ними, проникает сравнительно небольшое число дислока-. ий. Состав этого слоя менялся не постепенно, а ступенчато. Для развития методов уменьшения до приемлемого уровня плотности наклонных дислокаций в слоях переменного состава требуются дополнительные исследования. [c.67]

Электронная микроскопия высокого разрешения в сочетании с методами электронной дифракции позволяет исследовать процесс образования конденсатов на стадии частичного заполнения первого монослоя. В большинстве случаев ориентированного роста на ранней стадии конденсации образуются изолированные трехмерные зародыши, так как количество питающего вещества недостаточно для образования монослоя. Эти зародыши обычно становятся видимыми в электронном микроскопе после того, как их размер достигает 10 А. Случаи роста конденсатов монослоями весьма редки. При гомоэпитаксии, когда растущий кристалл продолжает структуру подложки, в принципе, возможен рост без образования изолированных зародышей. Однако, как правило, образование полупроводниковых эпитаксиальных пленок происходит посредством возникновения и дальнейшего роста именно изолированных зародышей, что связано с присутствием загрязнений на поверхности подложки, которые служат центрами кристаллизации. [c.331]

При проведении процессов роста эпитаксиальных пленок в вакууме, а особенно в непрерывно откачиваемых вакуумных системах, наименее контролируемым и наименее изученным является влияние присутствующих в рабочей камере остаточных газов и паров. При давлении остаточных газов мм рт. ст. поток газовых молекул, бомбардирующих поверхность роста, часто сравним с потоком атомов конденсируемого пара атомов/см - с). Остаточные газы, способные вступать в химические реакции с веществом подложки и входить в рещетку кристалла, оказывают, как правило, вредное влияние на скорость роста, структуру и электрофизические параметры пленок (см. выще разд. 9.3). Влияние же инертных газов, по-видимому, незначительно, а иногда даже может способствовать улучщению характеристик эпитаксиальной пленки. Поэтому выращивание эпитаксиальных пленок из паровой фазы проводится в тщательно дегазированных герметичных системах с остаточным давлением химически активных газов (кислород, углеводороды и др.) не более мм рт. ст. остаточное давление инертных газов может быть порядка 10 мм рт. ст. [c.352]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...