दोषमुक्त एपिटॅक्सियल ग्रोथ आणि मिसफिट डिसलोकेशन

दोषमुक्त एपिटॅक्सियल वाढ जेव्हा एका क्रिस्टल जाळीमध्ये दुसऱ्या क्रिस्टल जाळीचे स्थिरांक जवळजवळ समान असतात. जेव्हा इंटरफेस प्रदेशातील दोन जाळीच्या जाळीच्या साइट्स अंदाजे जुळतात तेव्हा वाढ होते, जे लहान जाळीच्या विसंगतीसह (0.1% पेक्षा कमी) शक्य आहे. ही अंदाजे जुळणी इंटरफेसवर लवचिक ताण देऊन देखील साध्य केली जाते, जेथे प्रत्येक अणू त्याच्या मूळ स्थानापासून सीमा स्तरावर थोडासा विस्थापित होतो. थोडया प्रमाणात ताण पातळ थरांसाठी सुसह्य आणि क्वांटम वेल लेझर्ससाठी देखील वांछनीय असताना, क्रिस्टलमध्ये साठवलेली ताण ऊर्जा सामान्यत: मिसफिट डिसलोकेशन्सच्या निर्मितीमुळे कमी होते, ज्यामध्ये एका जाळीमध्ये अणूंची गहाळ पंक्ती असते.

वरील आकृती एक योजनाबद्ध स्पष्ट करतेक्यूबिक (100) प्लेनवर एपिटॅक्सियल वाढीदरम्यान तयार केलेले एक चुकीचे डिस्लोकेशन, जेथे दोन अर्धसंवाहकांमध्ये थोडे वेगळे जाळी स्थिरांक असतात. जर a हा थराचा जाळीचा स्थिरांक असेल आणि a’ = a − Δa हा वाढत्या थराचा असेल, तर अणूंच्या प्रत्येक गहाळ पंक्तीमधील अंतर अंदाजे आहे:

L ≈ a²/Δa

दोन जाळीच्या इंटरफेसवर, अणूंच्या गहाळ पंक्ती दोन लंब दिशांनी अस्तित्वात आहेत. मुख्य क्रिस्टल अक्षांसह पंक्तींमधील अंतर, जसे की [100], अंदाजे वरील सूत्राद्वारे दिलेले आहे.

इंटरफेसमधील अशा प्रकारच्या दोषाला डिस्लोकेशन असे म्हणतात. हे जाळीच्या विसंगती (किंवा मिसफिट) पासून उद्भवले असल्याने, याला मिसफिट डिस्लोकेशन किंवा फक्त डिस्लोकेशन म्हणतात.

मिसफिट डिस्लोकेशनच्या आसपास, जाळी अनेक लटकणाऱ्या बंधांसह अपूर्ण आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे विना-रेडिएटिव्ह पुनर्संयोजन होऊ शकते. म्हणून, उच्च-गुणवत्तेच्या ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणाच्या फॅब्रिकेशनसाठी, अव्यवस्थित विस्थापन-मुक्त स्तर आवश्यक आहेत.

मिस्फिट डिस्लोकेशन्सची निर्मिती जाळीच्या जुळण्यावर आणि वाढलेल्या एपिटॅक्सियल लेयरच्या जाडीवर अवलंबून असते. जर जाळीचा विसंगत Δa/a -5 × 10^-3 ते 5 × 10^-3 च्या श्रेणीत असेल, तर InGaAsP-InP दुहेरीमध्ये कोणतेही मिसफिट डिसलोकेशन तयार होत नाहीत. हेटरोस्ट्रक्चर स्तर (0.4 µm जाडी) (100) InP वर वाढलेले.

(100) InP वर 650°C वर वाढलेल्या InGaAs थरांच्या वेगवेगळ्या जाडीच्या जाडीच्या जुळणीचे कार्य म्हणून विस्थापनाची घटना खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे.

ही आकृती स्पष्ट करते(100) InP वर LPE द्वारे उगवलेल्या InGaAs थरांच्या वेगवेगळ्या जाडीच्या जाडीच्या जुळणीचे कार्य म्हणून मिसफिट डिसलोकेशनची घटना. घन रेषांनी बांधलेल्या प्रदेशात कोणतेही चुकीचे विस्थापन दिसून येत नाही.

वरील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, घन रेषा ही सीमा दर्शवते जिथे कोणतेही विस्थापन आढळले नाही. जाड विस्थापन-मुक्त InGaAs थरांच्या वाढीसाठी, खोली-तापमानाच्या जाळीचा सुसह्य विसंगत -6.5 × 10^-4 आणि -9 × 10^-4 दरम्यान आढळतो. .

InGaAs आणि InP च्या थर्मल विस्तार गुणांकांमधील फरकामुळे ही नकारात्मक जाळी जुळत नाही; 650 डिग्री सेल्सिअस वाढीच्या तपमानावर पूर्णपणे जुळलेल्या लेयरमध्ये नकारात्मक खोली-तापमान जाळी जुळत नाही.

वाढीच्या तपमानाच्या आजूबाजूला मिसफिट डिसलोकेशन्स तयार होत असल्याने, वाढीच्या तपमानावर जाळी जुळणे हे अव्यवस्था-मुक्त स्तरांच्या वाढीसाठी महत्त्वाचे आहे.**