Работа 14. Морфология эпитаксиальных пленок германия

Пленки германия получают кристаллизацией из газовой фазы с помощью химической реакции восстановления (рис. 4.11). Температура подложек ~600±100°С, процесс роста длится около получаса.

Рис. 4.11. Схема установки для выращивания пленок германия из газовой фазы.

Морфология кристаллов Ge, образующихся выше 700 °C и ниже 700 °C, различается. В высокотемпературной области кристаллизация происходит по схеме пар —> жидкость —> кристалл.

На поверхности пластин наблюдаются: а) дефекты упаковки; б) трипирамиды; в) холмики роста. На гранях {110} дефекты упаковки представляют собой равнобедренные треугольники; на гранях {100} — квадраты. В плоскостях, отклоненных от ориентации {111}, треугольники вырождаются в трапеции, последние — в прямые. Дефект упаковки формально трехмерный дефект — кубический тетраэдр, по существу слагается из частичных дислокаций (дислокаций на долю параметра элементарной ячейки). Трипирамиды (рис. 4.12) имеют, по-видимому, двойниковую природу. На рис. 4.12 цифры 1,2 и 3 стоят у вершин трех пирамид, 4 — вершина пирамиды — впадина, грани которой не имеют кристаллографического индекса.

Условия роста (высокие температуры, тепловые «удары») благоприятствуют возникновению всевозможных дефектов на гранях кристаллов.

Рис. 4.12. Трипирамида на грани {111} германия.

Основными внешними причинами возникновения микродвойников в кристаллах, растущих из газовой фазы, являются:

• 1) наличие на подложке температурных тангенциальных градиентов;
• 2) примеси;
• 3) неровности, нарушение гладкой поверхности подложки.

Цель работы: установить связь морфологии эпитаксиальных пленок с условиями роста из газовой фазы.

Материалы: эпитаксиальные пленки германия, полученные из газовой фазы в разных условиях (пересыщениях).

Инструменты: микроскоп МИИ-4, фотоаппарат, пинцеты.

Описание работы

• 1. На поверхности изучаемых образцов найти три типа описанных выше дефектов: холмики роста, трипирамиды, дефекты упаковки.
• 2. Сфотографировать дефекты.
• 3. Сделать выводы о причинах их образования.

Вопросы к работе

• 1. Каковы типичные дефекты в кристаллах, выращенных из газовой фазы? Каковы причины их возникновения?
• 2. Каким образом можно охарактеризовать дефекты германиевых эпитаксиальных пленок с кристаллографических позиций?
• 3. Что такое политипия и дефекты упаковки?
• 4. Как зависит размер дефектов от условий роста эпитаксиальных пленок?