ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Рис. 14.1 Образование эпитаксиальной пленки:
а – появление зародышей, б – первичная коалесценция
Управляя процессом эпитаксии можно менять концентрацию дислокаций, уменьшая напряжения на границе контакта.
Это улучшает стабильность механических и электрических свойств тонких пленок, снижает их склонность к старению при
эксплуатации.
Эпитаксиальная структура тонкой пленки закладывается на ранних стадиях её роста (рис. 14.1, а). После адсорбции
атомов или молекул вещества на подложку 1 в результате поверхностной диффузии появляются плоские зародыши 2,
кристаллическая решетка которых ориентирована по структурному "мотиву" подложки. Для них суммарная поверхностная
энергия границ кристалл – окружающая среда, среда – подложка, кристалл – подложка минимальна. При реальных скоростях
конденсации вещества всегда образуются и случайно ориентированные кристаллики 3.
Их суммарная поверхностная энергия заметно больше. Поэтому на следующей стадии роста тонкой пленки –
первичной коалесценции (рис. 14.1, б) – эти "дефектные" зерна распадаются на атомы.
Эпитаксиальные зародыши продолжают расти. Увеличение упругих искажений приводит к тому, что при коалесценции
они утрачивают правильную огранку боковых поверхностей, стремясь к минимуму энергии.
В дальнейшем эти кристаллы на следующих этапах роста снова самоограняются. При вторичной коалесценции из
плоских они становятся трехмерными. На стадии образования "мостиков" они срастаются своими гранями и постепенно
заполняют всю поверхность подложки, сливаясь в одну монокристалическую пленку.
Распад случайно ориентированных зародышей возможен лишь при достаточно высокой диффузионной подвижности
атомов на подложке, а значит зависит от ее температуры.
Эпитаксиальной температурой называется температура подложки, ниже которой растет только неориентированная, т.е.
поликристаллическая пленка.
Другими параметрами, влияющими на эпитаксию, является степень пересыщения (переохлаждения)
кристаллизующегося вещества в окружающей среде, дефектность структуры подложки, степень чистоты её поверхности и
др.
В работе изучается первая стадия роста пленки йодистого калия из его спиртового раствора на различных подложках
При нанесении капли раствора на подложку и выдержке в течение 5 – 10 мин происходит испарение
растворителя – этилового спирта. За счет этого концентрация соли в растворе увеличивается и достигает ее предельной
растворимости при данной температуре. При малых пересыщениях на активных центрах подложки образуются плоские
микрокристаллы.
Их форма близка к равновесной и подчиняется закону Гиббса-Кюри-Вульфа. В соответствии с этим законом и
анизотропией роста кристаллы самоограняются плоскостями с малыми индексами Миллера, имеющими минимальную
поверхностную энергию. На это также влияет и тип подложки – активная (эпитаксиальная) или пассивная (аморфная), состав
раствора и другие факторы.
Кристаллы йодистого калия имеют ГЦК решетку типа каменной соли. При кристаллизации из растворов наблюдаются
следующие плоскости роста (грани кристаллов): (100), (111) и (110). При этом плоские зародыши будут иметь форму:
квадрат, треугольник и прямоугольник, соответственно.
2 3
1
а
б
