Епітаксия
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Епітаксия

Епітаксия (від епі... і греч.(грецький) táxis — розташування, порядок), орієнтоване зростання одного кристала на поверхні іншого (підкладки). Розрізняють гетероепітаксію, коли речовини підкладки і наростаючого кристала різні, і гомоепітаксію (автоепітаксию), коли вони однакові. Орієнтоване зростання кристала усередині об'єму іншого називається ендотаксией. Е. спостерігається при кристалізації з будь-яких середовищ (пари, розчину, розплаву); при корозії і т. д. Е. визначається умовами сполучення кристалічних решіток наростаючого кристала і підкладки, причому істотна їх структурно-геометрична відповідність. Найлегше сполучаються речовини, що кристалізуються в однакових або близьких структурних типах наприклад, гранецентрованого куба Ag і грати типа NACI, сфалеріта і грати типа алмазу .

загрузка...

  Проте Е. можна отримати і для структур, що різко розрізняються, наприклад грат типа корунду і алмазу.

  При описі Е. вказується плоскість зрощення і напрями в них: [112] (111) Si//[1100] (0001) Al 2 O 3 . Це означає, що грань (111) кристала Si (грати типа алмазу) наростає паралельно грані (0001) кристала Al 2 O 3 (грати типа корунду), причому кристалографічний напрям [112] в наростаючому кристалі паралельно напряму [1100] підкладки (див. Кристали ) .

  Е. особливо легко здійснюється, якщо різниця постійних обох грат не перевищує 10%. При великих розбіжностях сполучаються найбільш щільноупакована плоскість і напрями. При цьому частина плоскості однієї з грат не має продовження в іншій; краї такої обірваної плоскості утворюють т.з. дислокації невідповідності. Останні зазвичай утворюють сітку, в якою можна регулювати плоскість дислокації, міняючи періоди грат, що сполучаються (наприклад, змінюючи склад речовини). Таким же дорогою можна управляти і кількістю дислокацій наростаючого шару.

  Е. відбувається так, щоб сумарна енергія кордону, що складається з ділянок підкладка-кристал, кристал-середовище і підкладка-середовище, була мінімальною. В речовин з близькими структурами і параметрами (наприклад, Аї на Ag) утворення кордону сполучення енергетично невигідно і наростаючий шар має в точності структуру підкладки (псевдоморфізм). Із зростанням товщини пружно напруженої псевдоморфної плівки запасена в ній енергія зростає і при товщині, що перевищує критичну (для Au на Ag ето~ 600 ), наростає плівка з власною структурою.

  Окрім структурно-геометричної відповідності, сполучення даної пари речовин при Е. залежить від температури процесу, міри пересичення (переохолодження) речовини, що кристалізується, в середовищі, від досконалості підкладки, чистоти її поверхні і інших умов кристалізації. Для різних речовин і умов існує т.з. епітаксіальна температура, нижче за яку наростає лише неорієнтована плівка.

  Процес Е. зазвичай починається з виникнення на підкладці окремих кристалів, які зростаючись (коалесціював) один з одним, утворюють суцільну плівку. На одній і тій же підкладці можливі різні типи наростання, наприклад [100] (100) Au//[100] (100) Nacl і [110] (111) Au //[110] (100) Nacl.

  Е. широко використовується в мікроелектроніці ( транзистори, інтегральні схеми, світлодіоди і т. д.); у квантовій електроніці — багатошарові напівпровідникові гетероструктури (див. Напівпровідниковий гетероперехід ) , інжекційні лазери, в пристроях інтегральної оптики в обчислювальній техніці (магнітні елементи пам'яті з циліндровими доменами) і т. п.

  Літ.: Палатник Л. С., Папіров І. І., Орієнтована кристалізація, М., 1964; їх же, Епітаксіальні плівки, М-код.,1971.

  А. А. Чернов, Е. І. Гиваргизов.