ЭПИТА́КСИЯ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЭПИТА́КСИЯ (от эпи.. и греч. τάξις – расположение, порядок), ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Различают гетероэпитаксию, когда вещества подложки и нарастающего кристалла различны, и гомоэпитаксию (автоэпитаксию), когда они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объёма другого называется эндотаксией. Э. наблюдается, напр., при кристаллизации, коррозии. Э. определяется условиями сопряжения кристаллич. решёток нарастающего кристалла и подложки, причём важно их структурно-геометрич. соответствие. Легче всего сопрягаются вещества, кристаллизующиеся в одинаковых или близких структурных типах [напр., гранецентрированного куба (Ag) и решётки типа NaCl], но Э. можно получить и для различающихся структур.
Э. особенно легко осуществляется, если разность параметров обеих решёток не превышает 10%. При бо́льших расхождениях сопрягаются наиболее плотноупакованные плоскости и направления. При этом часть плоскостей одной из решёток не имеет продолжения в другой; края таких оборванных плоскостей создают т. н. дислокации несоответствия, обычно образующие сетку. Плотность дислокаций в сетке тем больше, чем больше разность параметров сопрягающихся решёток. Меняя параметр одной из решёток (добавлением примеси), можно управлять количеством дислокаций в эпитаксиально нарастающем слое.
Э. происходит в случае, когда суммарная энергия границы, состоящей из участков подложка – кристалл, кристалл – маточная среда и подложка – среда, минимальна. У веществ с близкими структурами и параметрами (напр., Аu на Ag) образование границы сопряжения энергетически невыгодно и нарастающий слой имеет точно такую же структуру подложки (псевдоморфизм). С увеличением толщины упруго-напряжённой псевдоморфной плёнки запасённая в ней энергия растёт, и при толщинах больше критической (для Аu на Ag – ок. 60 нм) нарастает плёнка с собств. структурой.
Помимо структурно-геометрич. соответствия, сопряжение данной пары веществ при Э. зависит от темп-ры, степени пересыщения (переохлаждения) кристаллизующегося вещества в среде, от совершенства подложки, чистоты её поверхности и др. условий кристаллизации. Для разных веществ и условий существует т. н. эпитаксиальная темп-ра, ниже которой нарастает только неориентированная плёнка.
Э. обычно начинается с возникновения на подложке отд. кристалликов, которые срастаются (коалесцируют), образуя сплошную плёнку (эпитаксиальную). На одной и той же подложке возможны разные типы нарастания. Возможна Э. на аморфной подложке, на которой создан кристаллографически симметричный микрорельеф (графоэпитаксия). Эпитаксиальные плёнки выращивают методами жидкостной, газофазной и молекулярно-пучковой Э. (см. Полупроводниковые материалы), вакуумным напылением и др.
Э. широко используют в микроэлектронике (транзисторы, интегральные схемы, светодиоды и др.), в квантовой электронике (многослойные полупроводниковые гетероструктуры, инжекционные лазеры), в устройствах интегральной оптики, в вычислит. технике (элементы памяти с цилиндрич. магнитными доменами) и т. п.