Физическая энциклопедия - эпитаксия

(от греч. epi на и taxis расположение, порядок), ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Различают гетероэпитаксию, когда в-ва подложки и нарастающего кристалла различны, и г о м о э п и т а к с и ю (автоэпитаксию), когда они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объёма другого наз. эндотаксией.

Э. наблюдается при кристаллизации, коррозии и т. д. Определяется условиями сопряжения крист. решёток нарастающего кристалла и подложки, причём существенно их структурно-геом. соответствие. Легче всего сопрягаются в-ва, кристаллизующиеся в одинаковых или близких структурных типах, напр. гранецентрированного куба (Ag) и решётки типа NaCl, но Э.

можно получить и для различающихся структур. При описании Э. указываются плоскости срастания и направления в них; напр., (112) (111) Si || (1100) (0001) Аl2О3 означает, что грань (111) кристалла Si с решёткой типа алмаза нарастает параллельно грани (0001) кристалла Аl2O3, причём кристаллографич. направление (112) в нарастающем кристалле параллельно направлению (1100) подложки (см.

КРИСТАЛЛЫ, ИНДЕКСЫ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ). Э. особенно легко осуществляется, если разность параметров обеих решёток не превышает 10%. При больших расхождениях сопрягаются наиб. плотноупакованные плоскости и направления. При этом часть плоскостей одной из решёток не имеет продолжения в другой; края таких оборванных плоскостей образуют 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 кол-вом дислокаций в эпитаксиально нарастающем слое. Э. происходит т. о., чтобы суммарная энергия границы, состоящей из участков: подложка кристалл, кристалл маточная среда и подложка среда, была минимальной. У в-в с близкими структурами и параметрами (напр., Au на Ag) образование границы сопряжения энергетически невыгодно м нарастающий слой имеет в точности структуру подложки (псевдоморфизм).

С ростом толщины упруго напряжённой псевдоморфной плёнки запасённая в ней энергия растёт, и при толщинах более критической (для Au на Ag это 600 A) нарастает плёнка с собств. структурой. Помимо структурно-геом. соответствия, сопряжение данной пары в-в при Э. зависит от темп-ры процесса, степени пересыщения (переохлаждения) кристаллизующегося в-ва в среде, от совершенства подложки, чистоты её поверхности и др.

условий кристаллизации. Для разных в-в и условий существует т. н. эпитаксиальная темп-ра, ниже к-рой нарастает только неориентированная плёнка. Процесс Э. обычно начинается с возникновения на подложке отд. кристалликов, к-рые срастаются (коалесцируют), образуя сплошную плёнку. На одной и той же подложке возможны разные типы нарастания, напр.

(100) (100) Аи У (100) (100) NaCl и (110) (111) Au || (110) (100) NaCl. Наблюдалась также Э. на подложке, покрытой тонкой плёнкой (несколько сотен А) С, О, О2 и др., что можно объяснить реальной структурой кристалла подложки, влияющей на промежуточный слой. Возможна Э. на аморфной подложке, на к-рой создан кристаллографически симметричный микрорельеф (графоэпитаксия).

Э. широко используется в микроэлектронике (транзисторы, интегр. схемы, светодиоды и т. д.), в квант. электронике (многослойные ПП гетероструктуры, (см. ГЕТЕРОПЕРЕХОД)), в устройствах интегр. оптики, в вычислит. технике (элементы памяти с цилиндрическими магнитными доменами) и т. п. .