Wutah Epitaxial Tanpa Cacat lan Dislokasi Misfit

Wutah epitaxial tanpa cacat occurs nalika siji kisi kristal nduweni konstanta kisi sing meh padha karo liyane. Wutah kedadeyan nalika situs kisi saka rong kisi ing wilayah antarmuka kira-kira cocog, sing bisa ditindakake kanthi ora cocog kisi cilik (kurang saka 0,1%). Pencocokan kira-kira iki digayuh sanajan karo galur elastis ing antarmuka, ing ngendi saben atom rada dipindhah saka posisi asline ing lapisan wates. Nalika jumlah cilik saka galur punika tolerable kanggo lapisan lancip lan malah seng di pengeni kanggo laser sumur kuantum, energi galur disimpen ing kristal umume sudo dening tatanan saka dislocations misfit, kang ndherek baris ilang saka atom ing siji kisi.

Gambar ing ndhuwur nggambarake skemadislokasi misfit kawangun sak wutah epitaxial ing kubik (100) bidang, ing ngendi loro semikonduktor nduweni konstanta kisi sing rada beda. Yen a minangka konstanta kisi substrat lan a' = a - Δa minangka lapisan sing tuwuh, mula jarak antarane saben baris atom sing ilang kira-kira:

L ≈ a²/Δa

Ing antarmuka loro kisi, larik atom sing ilang ana ing sadawane rong arah tegak lurus. Jarak antarane baris ing sumbu kristal utama, kayata [100], kira-kira diwenehi rumus ing ndhuwur.

Jenis cacat ing antarmuka kasebut diarani dislokasi. Wiwit muncul saka mismatch kisi (utawa misfit), diarani dislokasi misfit, utawa mung dislokasi.

Ing sacedhake dislokasi misfit, kisi ora sampurna karo akeh ikatan dangling, sing bisa nyebabake rekombinasi elektron lan bolongan non-radiatif. Mulane, kanggo fabrikasi piranti optoelektronik sing berkualitas tinggi, lapisan tanpa dislokasi sing ora cocog dibutuhake.

Generasi dislokasi misfit gumantung saka mismatch kisi lan kekandelan lapisan epitaxial thukul. Yen kisi ora cocog Δa/a ana ing kisaran -5 × 10^-3 nganti 5 × 10^-3, mula ora ana dislokasi sing ora pas sing dibentuk ing InGaAsP-InP pindho lapisan heterostruktur (ketebalan 0,4 µm) sing ditanam ing (100) InP.

Kedadeyan dislokasi minangka fungsi kisi mismatch kanggo macem-macem kekandelan lapisan InGaAs thukul ing 650 ° C ing (100) InP kapacak ing tokoh ngisor.

Tokoh iki nggambarakekedadeyan dislokasi sing ora cocog minangka fungsi saka ketidakcocokan kisi kanggo macem-macem ketebalan lapisan InGaAs sing ditanam dening LPE ing (100) InP. Ora ana dislokasi sing ora cocog sing diamati ing wilayah sing diwatesi garis padhet.

Kaya sing dituduhake ing gambar ing ndhuwur, garis padhet nggambarake wates sing ora ana dislokasi. Kanggo tuwuhe lapisan InGaAs sing ora dislokasi sing kandel, ora cocog kisi suhu kamar sing bisa ditoleransi yaiku antarane -6,5 × 10^-4 lan -9 × 10^-4 .

Ketidakcocokan kisi negatif iki muncul amarga bedane koefisien ekspansi termal saka InGaAs lan InP; lapisan sing cocog banget ing suhu pertumbuhan 650 ° C bakal duwe ketidakcocokan kisi suhu kamar sing negatif.

Wiwit dislokasi sing ora cocog dibentuk ing saubengé suhu pertumbuhan, sing cocog karo kisi ing suhu wutah penting kanggo pertumbuhan lapisan tanpa dislokasi.**