ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование зародышей при эпитаксии из "Ориентированная кристаллизация" Недавно Валтон [139] исходя из экспериментальных данных о малых размерах критического зародыша при конденсации высказал следующие соображения. [c.205] Отсюда можно сделать некоторые выводы относительно ориентировок зародышей. Если конфигурации из трех (равносторонний треугольник) или четырех атомов (квадрат) стабильны, то они должны обусловить соответственно ориентировки плоскостей (111) и (ЮО) параллельно поверхности подложки. Поскольку скорость образования критических зародышей уменьшается с увеличением их размера, то при прочих равных условиях более выгодна ориентация (111). Однако на анизотропных подложках конфигурация адсорбционных мест может благоприятствовать другим ориентациям. В любом случае, однако, должны преобладать плотноупакованные плоскости с низкими индексами. [c.206] При рассмотрении взаимно параллельных направлений в зародыше осадка и кристалле-подложке Валгон предполагает, что ориентация критического зародыша должна соответствовать минимальным смещениям атомов осадка из положений с наинизшей потенциальной энергией на поверхности подложки. [c.206] Допустим, в частности, что при эпитаксии металлов с решеткой К12 на плоскости (001) солей типа Na l пересыщение таково, что стабилен зародыш с двумя связями. Критический зародыш состоит тогда из трех атомов, конфигурация которых на плоскости типа (001) должна соответствовать прямому углу (рис. 57). Добавление еще одного атома приводит к образованию конфигурации в виде квадрата. Ориентация осадка определяется ориентацией критического зародыша на подложке, и вся задача сводится к нахождению конфигурации зародыша, соответствующей минимуму энергии. [c.206] Механизм образования зародышей из небольшого количества частиц позволяет объяснить также изменение ориентировок с ростом температуры подложки. Например, ориентация (111) при прочих равных условиях должна преобладать, так как вероятность образования конфигурации из трех атомов выше, чем любых других. При понижении пересыщения стабильным является зародыш с тремя связями. В этом случае возможно возникновение зародышей из пяти атомов в виде четырехугольной пирамиды, причем такая конфигурация должна быть очень стабильной, так как верхний атом имеет четыре связи. При этом ориентация изменится на (100). [c.207] Несмотря на простоту и наглядность, указанные выше рассмотрения нуждаются в экспериментальной проверке. Следует подчеркнуть, что недостаток экспериментальных данных о критических значениях пересыщений и критических размерах зародышей является большим тормозом развития теории роста кристаллов. [c.207] Исследование начальной стадии ориентированной кристаллизации с помощью новейших экспериментальных методов, позволяющих прямым или косвенным методом наблюдать отдельные скопления небольшого количества атомов, а также рефлексы от моноатомных слоев, дало ряд интересных результатов. Однако сейчас трудно определить, являются ли наблюдаемые скопления частиц истинными критическими зародышами или выросшими из них кристаллами. Хотя в дальнейшем при описании начальной стадии кристаллизации употребляется термин зародыш , следует понимать, что он относится к минимальным по величине образованиям, разрешимым с помощью электронной микроскопии или дифракции, а не обязательно к критическим зародышам. [c.207] Результаты работ [2— 0] недавно обсуждались Бауэром [И] в аспекте теории двойной дифракции. Этот подход позволил дать простое объяснение некоторых дифракционных эффектов и, таким образом, лучше понять первую стадию адсорбции. В частности, доказана преимущественная адсорбция атомов кислорода у ступеней [011] и [011], а также на гранях с высокими миллеровскими индексами. [c.209] Принципиально возможны два механизма образования зародышей на кристаллической поверхности непрерывный рост и спонтанная кристаллизация. В первом случае процесс роста можно представить следующим образом. Атом, достигший подложки, мигрирует на ее поверхности, пока не займет положения с минимумом энергии у активного центра. Активными центрами могут служить различного рода нерегулярности, в том числе изломы и ступеньки недостроенных атомных плоскостей, дислокации, ступени скола, скопления дефектов. Действуя подобно атомным ловушкам, эти нерегулярности являются предпочтительными местами для образования скоплений осаждаемых частиц, а искажения потенциального рельефа около нерегулярностей обусловливают сток мигрирующих атомов. Согласно такому представлению, число и размер зародышей должны постепенно увеличиваться, с течением времени. При спонтанном образовании зародышей, когда пересыщение превыщает критическое значение, начинается самопроизвольная кр,и-сталлизация. При таком механизме в некоторый момент могут образоваться зародыши приблизительно одинакового размера, и до определенного момента число их будет увеличиваться без существенного изменения размеров. [c.209] В настоящее время трудно определить, происходит ли образование зародышей лишь у различного рода нерегулярностей на поверхности подложки или, как считает Зейферт [12], ориентированные зародыши образуются на поверхности идеально гладкого совершенного кристалла. Этот вопрос является частью общей проблемы роста кристаллов. О большой роли различных поверхностных дефектов свидетельствует наличие декорирующего действия зародышей. Рассмотренный механизм декорирования для изучения структуры поверхности кристаллов состоит в том, что зародыши, образующиеся на поверхности у различного рода дефектов, с большой точностью воспроизводят ее топографию. При этом выявляются ступени скола, следы полос скольжения, дислокации и, по-видимому, дефекты упаковки [13]. [c.209] Указанную последовательность изменения электронограмм с толщиной слоя Шульц объяснил тем, что первые атомы осадка стремятся образовать монослой с параметром решетки подложки. Кристаллизация путем образования двумерных слоев наиболее характерна при автоэпитаксии, например НаС1/К аС1, однако и в этом случае электронограмма остается неизменной. [c.210] Заслуживает внимания то, что различие параметров при эпитаксии Pb/Ag и Tl/Ag составляет 21 и 19% тем не менее образуются двумерные зародыши. С другой стороны, как будет показано ниже, при осаждении изоморфных аналогов Си, Ni и Ац на Ag образуются трехмерные зародыши, хотя для них А 14%. [c.212] Рефлексы имели равномерную интенсивность по длине. [c.212] Характер электроногра.мм не нз.менялся до Лгр = 1.9А, с ростом толщины лишь увеличивалась интенсивность рефлексов свинца. [c.212] Поверхностный слой, состоящий из двух совмещенных параллельно друг другу решеток различных веществ, можно рассматривать как кристалл с упорядоченной структурой. Такой слой аналогично упорядоченным твердым растворам даст дополнительные сверхструктурные линии на электронограммах, обус-ловленные различием атомных факторов веществ подложки и осадка. Таким образом, при уравнивании параметров в плоскости срастания тонкий слой осадка дает о себе знать по появлению запрещенных линий. В случае псевдоморфизма кубических гранецентрированных кристаллов наряду с отражениями, соответствующими индексам одинаковой четности, появляются рефлексы со смешанными индексами, для которых структурный множитель равен Sj = —р2 Р, где р1 и — атомные факторы срастающихся веществ. [c.214] Наличие добавочных рефлексов, по Хаазе, может вызываться и химическими веществами из электролита после электрополировки. Дифракционная картина свидетельствует о закономерном расположении частиц этих веществ. Увеличение интенсивности дополнительных рефлексов при нагреве до 200° С может быть объяснено упорядочением чужеродного вещества последующий нагрев приводит либо к его испарению, либо к диффузии внутрь кристалла. Бомбардировка поверхности ионами удаляет поверхностный слой. Отметим, что дополнительные рефлексы аналогичной природы наблюдались ранее от различных подложек [31—34]. [c.215] Вернуться к основной статье