Эпитаксии температура

Действительно, концентрация насыщения раствора при неизменной дисперсности минерала (влияние упругой деформации на поверхностную энергию пренебрежимо мало) зависит только от температуры, и кратковременное пересыщение в прилегающем тонком слое раствора, вызванное приложенным напряжением вследствие увеличения химического потенциала кристалла, приводит к немедленному обратному осаждению всей растворившейся твердой фазы в виде осадка с ненапряженной решеткой (эпитаксия скажется только на первых моноатомных слоях, что имеет значение для равновесного потенциала металла и скорости растворения минерала в ненасыщенном растворе, но несущественно для минерала в пересыщенном растворе в связи с быстрым образованием толстого слоя осадка). В результате на поверхности кристалла, покрытого этим осадком, восстановится прежнее фазовое равновесие, и влияние напряжений не удастся зафиксировать. Поэтому механохимическое растворение минералов следует изучать в растворах, далеких от насыщения, используя нестационарные кинетические методы. [c.35]

Если с помощью уравнений (16) и (17) рассчитать величины <Уа, то можно обнаружить, что при любых значениях Уд (за исключением случая исчезающе тонких оксидных пленок) получаются значения порядка единиц и десятков мегапаскаль, а в отдельных случаях — до тысяч мегапаскалей. Столь высокие напряжения должны были бы неизбежно вызывать разрушение подложек и оказывать существенное влияние на поверхностное растрескивание, однако в действительности разрушения массивных образцов под действием рассматриваемых напряжений не наблюдается. Факт получения аномально высоких значений при использовании стандартных уравнений для напряжений роста с определенностью свидетельствует о том, что сами эти уравнения недостаточно хорошо описывают реальные системы. При высоких температурах может происходить аккомодация деформаций, связанных с ростом оксида, путем локализованного пластического течения в сплаве или даже в самом оксиде, что приведет к снижению напряжений в обеих фазах до уровня напряжений пластического течения при данной температуре. Одна из основных причин неадекватности уравнений, описывающих напряжения роста, состоит в том, что в них неявно предполагается когерентность межфазной границы между окислом и металлической подложкой. Это означает, что имеет место либо эпитаксия, либо, по крайней мере, когерентное согласование кристаллических решеток фаз, расположенных по обе стороны границы, причем различия атомных объемов должны быть скомпенсированы за счет согласующихся деформаций и напряжений. Хотя определенная степень когерентного согласования на самых ранних стадиях окисления вполне возможна, все же толстые пленки окалины, кристаллическая структура и химический состав которых так сильно отличается от структуры и состава металлов, скорее всего будут отделяться от подложек некогерентной межфазной границей. В этом случае расчеты оа нельзя проводить с помощью уравнений (16) и (17). В действительности аккомодация даже очень существенных различий атомных объемов должна осуществляться в основном в некогерентной границе, в результате чего напряжения роста как в оксиде, так и в подложке будут невелики. [c.30]

Следующая важная особенность АСМ заключается в том, что изображения содержат прямую информацию о глубинах рельефа, важную для исследования шероховатости. На рис. 10.5-11 изображена топография пленок 8г8 на стекле, полученных в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии при различных температурах. Подобные пленки используют для производства электролюминесцентных дисплеев (ЭЛД). Поскольку эмиссия света сильно зависит от топографии поверхности, важно знать шероховатость и размер зерна тонких пленок, выращенных в газовой фазе. Рис. 10.5-11,а свидетельствует о том, что нанесение при 300°С приводит к среднеквадратичной шероховатости слоя около 15 нм и размеру зерна от 50 до 100 нм. При температуре 400°С (рис. 10.5-11,6) получаются более грубые структуры со средней шероховатостью 33 нм и размером зерна от 150 до 200 нм. Этот тип информации, который нельзя непосредственно получить другими методами, очень полезен для оптимизации процессов нанесения. [c.377]

Кристаллы карбида кремния выращивают при 2500° в графитовых тиглях при легировании азотом получается материал п-типа. р — п-Переход создается путем диффузии акцепторов (бор, алюминий) при 2200°. Разработаны также методы жидкофазной эпитаксии карбида кремния из растворов-расплавов в различных металлах (например, в кремнии) при температуре выше 1500°. Сложная и трудоемкая высокотемпературная технология получения кристаллов и р — п-переходов на карбиде кремния делает этот материал очень дорогим, по сравнению с соединениями А В . Однако карбид кремния отличается очень высокой химической и механической стойкостью, а светодиоды на его основе — отсутствием спада яркости в процессе эксплуатации в течение 25 ООО ч даже при 200—400° при плотности тока 20 А см [до с. 61 — 67]. [c.150]

На качество эпитаксии, как было найдено в случае подложек из щелочных галогенидов, влияют как продукты разложения углеводородов из масла вакуумного насоса, так и особенно сильно адсорбированные пары воды [101, 102]. Для получения наиболее совершенной эпитаксии каждой температуре должна отвечать определенная оптимальная концентрация примеси. Однако взаимосвязь многих факторов чрезвычайно затрудняет [c.149]

Существует ряд перспективных методов приготовления термостойких материалов. Это имплантация ионов, пламенный синтез, плавление в отсутствие гравитации, напыление на кристаллические поверхности с помощью молекулярных пучков (эпитаксия) и химическая конденсация из пара под действием тлеющего разряда (плазма). Относительно недавно был предложен необычный метод, базирующийся на использовании лазерной техники. Луч мощного импульсного лазера, сфокусированный на твердой поверхности, способен кратковременно (менее чем за 100 не) создавать исключительно высокие локальные температуры, вплоть до 10 ООО К. В месте фокусировки такого короткого высокотемпературного импульса происходят значительные химические и физические изменения, например модификация поверхности, образование поверхностных сплавов, а в условиях конденсации пара он может инициировать специфические химические реакции. Все упомянутые методы приводят к термодинамически нестабильным фазам с особыми замороженными свойствами. (Примером подобной фазы служит алмаз. Этот драгоценный камень ценится за игру света и исключительную твердость, но в нормальных условиях он термодинамически неустойчив относительно графита.) [c.91]

Рис. 13.22. Эпитаксия плоскости (111) КС1 на грани (111) aF , температура носителя 415° С (по Аренсу)

Для металлов эпитаксию можно наблюдать, когда пучок металлических атомов падает на поверхность монокристаллической подложки, в качестве которой могут быть, например, каменная соль, слюда или какой-либо металл. Если температура достаточно высока, попадающие на поверхность атомы подвижны и агрегируются, образуя зародыши кристаллов. При благоприятных условиях эти зародыши могут быть ориентированными по отношению друг к другу и относительно подложки. Ориентировка может быть не идеальной, и согласование может быть только в пределах градуса или около того. По мере того как продолжается осаждение, зародыши увеличиваются в размере, принимая форму отдельных трехмерных кристаллитов, которые неизбежно соединяются, образуя монокристал-лическую пленку. В пленке отдельные кристаллиты, видимо, [c.115]

Поверхностные зародыши, содержащие от одного до десяти атомов. Как отмечает Уолтон [124], во многих случаях с холодной подложкой гетерогенное зарождение из пара должно происходить путем образования очень малых критических зародышей, содержащих, видимо, до 10 атомов (т. е. таких зародышей, присоединение к которым одного атома делает разрастание более вероятным, чем распад). Тогда предположение о том, что поверхностная энергия столь малого зародыша определяется так же, как и для (макроскопической) жидкой капли, становится менее пригодным. Для критических зародышей, состоящих из двух, трех или четырех атомов, возможное число конфигураций атомов на подложке ограничено. В предельном случае высокого пересыщения критический зародыш может состоять из одного атома, т. е. пара ассоциированных атомов скорее будет расти, нежели распадаться. При более низких пересыщениях вероятность распада такой пары возрастет — тогда для обеспечения устойчивости потребуется еще один атом, следовательно, критический зародыш будет состоять из двух атомов и будет образовываться треугольный кластер из трех атомов с двумя связями на атом. Этот кластер может к тому же оказаться энергетически выгодным (с точки зрения эпитаксии) на кристаллической подложке с ориентацией (111). Для каждого интервала температур подложки, соответствующих данному критическому размеру зародыша, можно выписать уравнение скорости [c.421]

С замечанием [54], если вариант 1 практически не реализуется, можно согласиться, если иметь в виду рост объемных кристаллов. Положение, однако, существенно меняется при кристаллизации из расплава тонких слоев (жидкостная эпитаксия) в этом случае ва-риа-нты 1, 1а и 16 могут быть реализованы. Тенденция к реализации вариантов 4 и 5 проявляется по мере уменьшения объема жидкой фазы (например, при зонной перекристаллизации с градиентом температуры). [c.44]

С помощью ионной имплантации можно не только легировать вещества, но и синтезировать химические соединения, причем даже такие, которые трудно или невозможно синтезировать другими способами. Этот метод по сравнению с другими (диффузия, эпитаксия), с одной стороны, снижает требование к чистоте исходных материалов, служащих источником примеси, благодаря применению электромагнитного анализа ионов с другой стороны, благодаря возможности внедрения примеси при комнатной (и даже более низкой) температуре подложки снижается вероятность внесения нежелательных загрязнений. Однако ионная имплантация не снимает полностью проблемы чистоты. Во-первых, материал подложки по-прежнему должен быть максимально чистым (в смысле отсутствия неконтролируемых примесей). Во-вторых, за счет распыления ионным пучком деталей системы (диафрагмы, масок и т. д.) и вбивания атомов с поверхности внутрь образца все же возможно внесение загрязнений, поэтому требуется достаточно тщательная очистка поверхности и контроль состава материалов, с которых атомы могут попадать на мишень. [c.158]

Если разряд поддерживается при давлениях газа, меньших 5-10 мм рт. ст., то распыленные атомы достигают подложки, имея b. i-сокие энергии испускания. Это может способствовать улучшению структуры и адгезии пленок. Например, в случае нанесения пленок ионным распыление.%1 температура эпитаксии значительно ниже, чем в случае испарения п вакууме (см. гл. 4). [c.362]

Как мы увидим далее, необходимость нагрева подложки для увеличения степени ориентировки наиболее отчетливо проявляется при эпитаксии металлов и солей. Это не означает, что в других случаях эпитаксии структура конденсата не зависит от температуры подложки. Соответствующие температуры могут лежать ниже 0° С, т. е. в той области, которая мало исследована экспериментально. Увеличение температуры конденсации,, т. е. уменьшение пересыщения, приводит к улучшению степени ориентировки и одновременному увеличению размеров изолированных кристаллитов, растущих из зародышей. [c.40]

При эпитаксии ЫР/МаР и МаР/Ь1Р ориентировки, наблюдаемые при различных температурах подложки, одинаковы (табл. 7 и 8). В исследованной области температур кристаллы, растущие непосредственно на подложке, имеют параллельную [c.76]

Последней ориентации на электронограммах соответствуют длинные дуги. При кристаллизации железа на поверхности (111) КС1 эпитаксия, однако, не наблюдалась [88]. При температурах конденсации ниже 200° С образовывалась поликристаллическая пленка, при более высоких—наблюдались текстуры типа (110) и реже (200). [c.122]

Большой интерес представляет сравнение процессов кристаллизации на солях металлов с решетками К12 и Г12. Такое сравнение позволяет проследить как сходство, свойственное двум случаям эпитаксии, так и различия, определяемые особенностями структур этих групп металлов. Исходя из общих соображений об аналогии упаковок обеих решеток, следует ожидать, что эпитаксический рост рассматриваемых групп веществ должен иметь много общего. Тонкие слои кубических гранецентрированных металлов при конденсации на плоскость скола соли при низкой температуре имеют аксиальную текстуру, при которой плоскость (111) параллельна подложке. В структурном отношении эта плоскость идентична плоскости (002) гексагональных металлов. Таким образом, существует аналогия между аксиальной текстурой с осью [111], перпендикулярной подложке, [c.125]

Газофазная эпитаксия. Процесс газофазного наращивания вещества основан на реакциях синтеза или перекристаллизации за счет химического переноса, а также на переносе вещества путем испарения и койденсации. Один из способов носит название сэндвич-метода (метод малых промежутков). Он заключается в том, что исходный порошкообразный материал помещают на малом расстоянии (0,1—1,0 мм) от моно-кристаллической подложки, температура которой на 20—40° ниже, чем у исходного вещества. В присутствии аза-носителя (например, водяной пар, галогены) происходит кристаллизация вещества на подложке с очень малыми потерями (коэффициент переноса достигает 90% от массм исходного вещества). [c.148]

Способ получения ВТСП в виде тонких пленок описан в [15]. Сверхпроводник системы В1—8г—Са—Си—О с критической температурой ПО К наносят методом распыления, вакуумного напыления, молекулярно-лучевой эпитаксии и химическим осаждением из газовой фазы на подложки из М 0 и 8гТ10з. Предварительно наносят пленку, содержащую В1, 8г, Са и Си и отвечающую составу сверхпроводника с критической температурой 80 К, после отжига в атмосфере гелия, содержащей кислород в количестве 7—8 %, при температуре 320 °С. Затем наносят пленку, содержащую В1, 8г, Са и Си и отвечающую составу сверхпроводника с критической температурой 110 К, и проводят отжиг в аналогичной атмосфере при температуре 835 °С. [c.240]

Некоторые сведения о начальных этапах роста кристаллов на поверхности инородных тел можно получить ири изучении эпитаксии (см. разд. 3.4). Карр и др. [37] показали, что начальный этап роста кристаллов полиэтилена и полиоксиметилена (образование зародышей) происходит на поверхности Na l при температурах, при которых дальнейший рост кристаллов невозможен. Полиэтилен, растворенный в ксилоле, образует большие кристаллы только при температуре ниже 97° С. Эпитаксиальный рост ламелей толщиной несколько сот ангстрем [c.63]

Одйако длина складки и объем элементарной ячейки, по-видимому, не претерпевают никаких скачкообразных изменений при увеличении температуры рекристаллизации (см. рис. 7.17). Изучение монокристаллических ламелей под электронным микроскопом показало, что с повышением температуры эти ламели все более и более разрушаются и рекристаллизуются в новые см.,,например, [32 (риа 4) и 43 (рис. 5.18)]. Первые признаки рекристаллизации начинают проявляться у секторо , складывания, если они присутствуют. В области высокотемпературного отжига возможна также молекулярная реориентация [2, 8]. Для кристаллических матов, полученных кристаллизацией из ксилольного раствора при температурах выше 80 °С и обладающих большим периодом более 120 К, в этих исследованиях наблюдалось вращение элементарной ячейки вокруг оси Ъ. Если же кристаллы обладали большим периодом меньше 120 А, то вращение элементарной ячейки происходило вокруг оси о. В результате такой реориентации оси молекул оказывались расположенными в плоскости пленки, и процесс реориентации был, скорее всего, вызван рекристаллизацией на поверхности субстрата, а не на первоначально существовавших кристаллах. Исходя из такой эпитаксии, можно ожидать, что молекулярные цепи будут ориентированы в плоскости субстрата. [c.483]

Для ориентированных срастаний наиболее благоприятны выделения из парообразного состояния (напыление примесного компонента в высоком и сверхвысоком вакууме). По современным представлениям эпитаксия обусловлена целым рядом параметров. В качестве важнейших следует назвать аналогию строения (структурногеометрическое подобие) срастающихся плоскостей кристаллических решеток, т.е. пх симметрию и расстояние между элементами решетки в плоскостях, характер связи в основном и примесном кристалле, скорость напыления, температуру кристалла, реальную структуру подложки, глубину вакуума (остаточное давление и природа остаточной газовой атмосферы), степень покрытия [c.337]

Можно думать, что метод жидкофазной эпитаксии будет находить все более широкое применение при выращивании кристаллов из растворов. Логическим продолжением метода выращивания с использованием жидких металлических растворителей служит зонная плавка с градиентом температуры, которая рассматривается в разд. 7.6. Смакула [114] приводит список ряда других кристаллов, выращенных из растворов в жидких металлических растворителях. [c.334]

Наблюдаемое часто явление специфической ориентационной зависимости между осадком и подложкой носит название эпитаксии и заслуживает некоторого обсуждения. Эпитаксия являлась предметом многих экспериментальных исследований, результаты которых успешно обобщены Пашли [227]. Эти явления наблюдаются для большого числа подложек и осадков. Эти ориентационные зависимости чувствительны к чистоте поверхности, температуре подложки и к скорости осаждения. Было установлено множество [c.184]

Теперь становится ясным, что для понимания этих явлений необходимо знать больше о механизме возникновения зародышей и роста, чем это доступно в настоящее время. Опыты Пальмберга, Родена и Тодда [230] выявили, насколько важную роль могут играть условия образования зародышей для эпитаксии. При температурах ниже 200° для роста ориентированных осадков серебра и золота на подложке из КС1 существенную роль играет ее предварительная электронная бомбарди ровка. Тот факт, что эпитаксиальные пленки можно выращивать при более высоких температурах так долго, как это возможно для исходного осадка ниже 200°, указывает на то, что дефекты поверхности, которые образуются при электронной бомбардировке, влия ют на образование зародышей, а не на процесс роста. [c.185]

Предполагалось [30], что высокая энергия распыленных атомов, поступающих иа подложку, может поглощаться ее поверхностью. Это способствовало бы росту эпитаксиальных пленок при лизких температурах. Предполагалось также, что некоторые распыленные атомы, внедряясь в подложку, могут создавать точечные дефекты на ее поверхности, и что эти дефекты служат центрами образования зародышей. Наконец, предполагалось, что высокая энергия распыленных атомов играет существенную роль в снижении температуры эпитаксии из-за эффективной очистки повер.хно-сти [31]. [c.418]

При испарении металлов необходимо исключать нагрев подложки за счет теплоизлучения испарителя. Этот эффект особенно существенен при высокой температуре испарения и малом расстоянии между испарителем и подложкой. Нагрев подложки за счет теплоизлучения трудно измерить или рассчитать. Влияние такого нагрева наглядно проиллюстрировано Эллеманом и Вил-маном [19] на примере изменения структуры конденсата в случае эпитаксии PbS/Na l. [c.19]

Табл. 3 качественно иллюстрирует изменение ориентировок при эпитаксии Ag, Си и Аи на солях в зависимости от толщины слоев h и температуры конденсации согласно работе Кью [157J. Указанные результаты получены путем непрерывного наблюдения за видом дифракционной картины при испарении в камере [c.45]

Мы уже приводили несколько примеров смещения фазовых равновесий при эпитаксии, когда ка монокристальной подложке при комнатной температуре осадок кристаллизуется с метаста-бильной (высокотемпературной) фазе. Этот процесс связан с известным явлением полиморфизма, когда данное вещество может существовать в нескольких кристаллических формах, отличающихся по своим физическим свойствам. В настоящее время можно указать 4 вида полиморфизма 1) температурный, 2) барополиморфизм, 3) концентрационный и 4) пленочный. Соответствующие обратимые полиморфные превращения вещества могут возникать при изменении температуры Т, давления Р, концентрации Xi компонентов или толщины L тонкой пленки. В некоторых случаях полиморфизм вызывается совместным действием двух или даже нескольких перечисленных параметров. [c.79]

В 1950—1951 гг. Шульц обнаружил, что появление полиморфизма при эпитаксии свойственно группе веществ, имеющих при комнатной температуре структуру типа хлористого цезия [33, 34]. Результаты этого автора были затем подтверждены и дополнены Пэшли [22] и уточнены Людеманном [35, 36] и Каном [37]. [c.79]

При определенной температуре подложки осадок состоит КЗ кристаллов с различными ориентациями. Как правило, число ориентпровок увеличивается с ростом температуры подложки. В общем случае не установлено, образуются кристаллы с орие.ч-гациями П и III (см. рпс. 23) на поверхности подложки или в процессе последующего роста. С утолщением осадка начинают образовываться лвоиники, причем интенсивность двойникования значительно уменьшается с увеличением температуры. Не исключено, что возникновение кристаллов с различными ориентировками обусловлено микротопографиеп поверхности. В большинстве работ изучались не исходные зародыши, а выросшие из этих зародышей кристаллы. При изучении эпитаксии важно разграничивать процессы возникновения и роста зародышей. Например, исследование слоев, состоящих из кристаллов различных ориентаций, показало, что доля кристаллов с определенной ориентировкой изменяется в зависимости от величины угла конденсаци и. Это обусловлено, естественно, не процессами зародышеобразования, а скорее всего геометрическим отбором различно ориентированных кристаллов. [c.86]

Впервые эпитаксия металла (Ag) на ионном кристалле (Na l) при конденсации из паровой фазы в вакууме наблюдалась Лассеном [71]. Он обнаружил, что тонкие пленки металла обладают преимущественной ориентировкой, а иногда оказываются монокристаллическими. Воспроизводимых результатов, однако, получить не удалось. Условие образования монокристал-лических пленок серебра было найдено позже [72]. Оказалось, что при увеличении температуры конденсации совершенство ориентации увеличивается и при Г,,-> 100° С образуется монокри-сталлический слой. Была определена взаимная ориентация металла и соли (100) [001] Ag Ц (100) [001] Na l и установлено, что зародыши серебра образуются непосредственно на поверхности соли. Авторы обнаружили, что нагрев подложки необходим только на первой стадии конденсации и что ориентированное нарастание серебра на собственном монокристалле происходит при комнатной температуре. Наблюдаемой экспериментально параллельной ориентации Ag/Na l соответствовало значите Л = -27,5%. [c.116]

Классическим исследованием эпитаксии различных металлов на солях является работа Брюка [39]. Он изучал структуру пленок ряда металлов с решетками К12 (Ag, А1, N1, Рс1, Си, 3-Со) и К8 (Ре, Сг) и обнаружил, что главным условием, определяющим структуру осадка, является температура конденсации. Если подложка имеет комнатную температуру, то в большинстве случаев кристаллы осадков имеют произвольную ориентацию. По мере увеличения температуры наряду с дебаевскими кольцами на электронограммах появляются точечные рефлексы. При достижении определенной температуры — Тд, характерной для данной пары металл — соль, у кубических гранецентрированных металлов наблюдалось образование монокрнсталлнческих пленок. Температуры Гц и — появления преимущественной ориентировки и образования монокристаллического слоя, получившие название эпитаксических температур, приведены в табл. 26. Уточненные значения Го и получены Кьо [83] и Гетше [84]. В слоях А1 и Ли при различных температурах наблюдалось два типа ориентировок (табл. 26) [39, 106]. [c.117]

Наряду с изучением ориентированной кристаллизации металлов с кубической решеткой исследовалась эпитаксия металлов с гексагональной плотноупакованной решеткой на кристаллах со структурой Na l. Несмотря на значительное отличие этих структур, было показано [109, ПО], что эпитаксия гексагональных металлов в общих чертах аналогична рассмотренным выше случаям. Электронографически изучался ориентированный рост Ti, Be, Со и Zr на поверхности скола Na l, K l и КВг. Параметры решеток и температуры фазовых переходов указанных металлов приведены в табл. 28 [111]. [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология