दोष-मुक्त एपिटेक्सियल ग्रोथ र मिसफिट विस्थापन

दोष-मुक्त एपिटेक्सियल वृद्धि जब एउटा क्रिस्टल जालीको अर्कोसँग लगभग समान जाली स्थिर हुन्छ तब हुन्छ। वृद्धि तब हुन्छ जब इन्टरफेस क्षेत्र मा दुई जाली को जाली साइटहरु लगभग मेल खान्छ, जुन एक सानो जाली बेमेल (0.1% भन्दा कम) संग सम्भव छ। यो अनुमानित मिल्दो इन्टरफेसमा लोचदार तनावको साथ पनि प्राप्त हुन्छ, जहाँ प्रत्येक परमाणु सीमा तहमा यसको मूल स्थितिबाट थोरै विस्थापित हुन्छ। जबकि थोरै मात्रामा तनाव पातलो तहहरूका लागि सहन योग्य हुन्छ र क्वान्टम वेल लेजरहरूको लागि पनि वांछनीय हुन्छ, क्रिस्टलमा भण्डारण गरिएको तनाव ऊर्जा सामान्यतया मिसफिट डिसलोकेशनहरूको गठनद्वारा कम हुन्छ, जसमा एउटै जालीमा परमाणुहरूको हराएको पङ्क्ति समावेश हुन्छ।

माथिको चित्रले एक योजनाबद्ध चित्रण गर्दछक्यूबिक (100) प्लेनमा एपिटेक्सियल बृद्धिको क्रममा बनाइएको मिसफिट विस्थापन, जहाँ दुई अर्धचालकहरूमा अलि फरक जाली स्थिरताहरू छन्। यदि a सब्सट्रेटको जाली स्थिरांक हो र a’ = a − Δa त्यो बढ्दो तहको हो भने, प्रत्येक हराएको परमाणुको पङ्क्ति बीचको दूरी लगभग हुन्छ:

L ≈ a²/Δa

दुई जालीहरूको इन्टरफेसमा, परमाणुहरूको हराएको पङ्क्तिहरू दुई लम्ब दिशाहरूमा अवस्थित छन्। प्रिन्सिपल क्रिस्टल अक्षहरू, जस्तै [100], पङ्क्तिहरू बीचको दूरी लगभग माथिको सूत्रद्वारा दिइएको छ।

इन्टरफेसमा यस प्रकारको दोषलाई विस्थापन भनिन्छ। यो जाली मिल्दोजुल्दो (वा मिसफिट) बाट उत्पन्न भएको हुनाले, यसलाई एक मिसफिट विस्थापन, वा केवल एक अव्यवस्था भनिन्छ।

मिसफिट डिसलोकेशनको वरपरमा, जाली धेरै डङ्गलिंग बन्डहरूसँग अपूर्ण छ, जसले इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको गैर-विकिरणीय पुन: संयोजन गर्न सक्छ। तसर्थ, उच्च-गुणस्तरको अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरण निर्माणको लागि, मिसफिट विस्थापन-मुक्त तहहरू आवश्यक छन्।

मिसफिट विस्थापनको उत्पादन जाली बेमेल र बढेको एपिटेक्सियल तहको मोटाईमा निर्भर गर्दछ। यदि जाली बेमेल Δa/a -5 × 10^-3 देखि 5 × 10^-3 को दायरामा छ भने, InGaAsP-InP डबलमा कुनै मिसफिट विस्थापनहरू बनाइँदैन। heterostructure तह (0.4 µm बाक्लो) (100) InP मा बढेको।

(100) InP मा 650°C मा बढेको InGaAs तहहरूको विभिन्न मोटाईहरूको लागि जाली बेमेलको कार्यको रूपमा विस्थापनको घटनालाई तलको चित्रमा देखाइएको छ।

यो आंकडाले देखाउँछ(100) InP मा LPE द्वारा बढेको InGaAs तहहरूको विभिन्न मोटाईहरूको लागि जाली बेमेलको कार्यको रूपमा मिसफिट विस्थापनको घटना। ठोस रेखाहरूले घेरिएको क्षेत्रमा कुनै पनि मिसफिट विस्थापनहरू देखिएका छैनन्।

माथिको चित्रमा देखाइएको रूपमा, ठोस रेखाले सीमालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ जहाँ कुनै विस्थापनहरू अवलोकन गरिएको थिएन। बाक्लो विस्थापन-रहित InGaAs तहहरूको वृद्धिको लागि, सहनयोग्य कोठा-तापमान जाली मिल्दोजुल्दो -6.5 × 10^-4 र -9 × 10^-4 बीचमा भेटिन्छ। ।

यो नकारात्मक जाली बेमेल InGaAs र InP को थर्मल विस्तार गुणांक मा भिन्नता को कारण उत्पन्न हुन्छ; 650 डिग्री सेल्सियसको वृद्धि तापमानमा पूर्ण रूपमा मेल खाने तहमा नकारात्मक कोठा-तापमान जाली बेमेल हुनेछ।

विकासको तापक्रमको वरिपरि मिसफिट डिसलोकेशनहरू बन्ने भएकोले, विकासको तापक्रममा जाली मिलाउनु विस्थापन-मुक्त तहहरूको विकासको लागि महत्त्वपूर्ण छ।**