Математическое моделирование роста многокомпонентных твердых растворов A III B V

• Автор: Кочковая, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 150 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Основные характеристики роста кристаллов

1.2. Послойный и нормальный механизмы роста

1.3. Классические теории зарождения

1.4. Математические модели процессов роста кристаллов

2 . Расчет основных физико химических параметров исходной системы.

2.1. Нахождение основных параметров многокомпонентных

твердых растворов.

2.2. Расчет псевдофазовых равновесий и классификация фазовых

диаграмм
2.3. Оценка критерия устойчивости
2.4. Выбор функции распределения зародышей для соединений
АВУ и исследование ее поведения.
Выводы
3. Построение вероятностностатистической модели получения гетерогенных структур типа АПВУ
3.1. Построение вероятностной модели начального
зародышеобразования.
3.2. Расчет вероятности присоединения зародышем атома
3.3. Обобщенная модель роста полупроводниковых слоев АПВУ
3.4. Смысл основных констант и параметров.
Выводы.
4. Экспериментальное подтверждение теоретической модели роста соединений АП,ВУ
4.1. Особенности выращивания кристаллов методом ЗГСГТ.
4.2. Аппаратно методические особенности получения многокомпонентных твердых растворов АШВ4 методом ЗГ1ГТ.
4.3. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных
данных
Выводы
Заключение
Список литературы


При изменении толщины жидкой зоны I можно изменять скорость движения зоны, но только при кинетическом или смешанном режиме. Максимальное значение I для большинства систем лежит в пределах -0 мкм. Изменение состава жидкой зоны существенно влияет на скорость се движения в кристалле. Влияние состава зоны или кристалла на скорость роста было рассмотрено во многих источниках [4, ]. Проведение анализа зависимости скорости роста от состава жидкой или твердой фаз весьма затруднительно, так как изменяются очень многие параметры, характеризующие механизмы кристаллизации. Более предпочтительно рассматривать влияние изменения количества какого-либо одного элемента. В этом случае возможно непрерывное контролируемое влияние состава зоны на скорость. Наиболее изученным является метод, когда процесс выращивания проводят в трех-компонентных системах при одинаковых условиях, изменяя содержание третьего компонента. Только совокупность экспериментальных данных позволяет сделать вывод о типе влияния подобных изменений. На рис. Ga. Очевидно, что увеличение концентрации алюминия от 0 до 1. Для практических целей удобнее использовать зависимость скорости роста не от состава жидкой зоны, а от состава выращиваемого твердого раствора, так как эти составы легко и точно определяются. Еще одним понятием, характеризующим рост кристаллов, является механизм роста, под которым понимают физическую картину перехода частиц (атомов) из расплава в кристалл в процессе роста. Различают следующие механизмы: двумерного зарождения, дислокационный и нормальный. Первые два являются механизмами послойного роста. Основным фактором, определяющим реализацию того или иного механизма, является микроскопическое строение границы раздела кристалл - расплав. Атомно-гладкие поверхности продвигаются посредством последовательного отложения слоев /послойный рост/. Присоединение новых частиц к атомношероховатым поверхностям происходит равновероятно в любом месте, и таким образом поверхность в процессе роста смещается по нормали к самой себе в каждой точке /нормальный рост/. Более подробно основные механизмы роста рассмотрены на рис. На рис. Рис. Л> где Л4. На сингулярных поверхностях при отсутствии активных ступеней роста и больших пересыщениях образуются трёхмерные центры-кластеры роста (рис. Ступени их поверхности обеспечивают тангенциальное и нормальное разрастание этих зёрен до слияния в сплошной слой, после чего последующий рост плёнки может протекать как по механизму 2-в, так и по механизму 2-6 или даже 2-а. Рис. Рис. Схематическое изображение основных механизмов образования пленки. В рамках модели Джексона 9] рассчитано изменение свободной энергии первоначально плоской фазовой границы при присоединении к ней новых частиц. Основываясь на учёте ближайших соседей и предполагая, что частицы располагаются на поверхности кристалла статистически, он получил формулу для изменения свободной энергии ДЛ’ при увеличении доли X занятых поверхностных узлов. I. - скрытая теплота плавления, к - постоянная Больцмана, К - универсальная газовая постоянная, Те - равновесная температура, N - общее число поверхностных узлов при Т=Те, , - число занятых узлов, д - часть общего числа ближайших соседей, расположенных во вновь образуемом слое. Установлено, что при а <2 минимум свободной энергии соответствует поверхностям, у которых частицами заполнена половина общего числа узлов - такие поверхности шероховаты. При « > 2 минимумы свободной энергии соответствуют поверхностям, у которых либо мало число частиц, присоединившихся к исходной поверхности, либо мало число оставшихся вакантных узлов - такие поверхности являются гладкими. В работах Д. Е.Овсиенко и Г. А. Алфинцсва накоплен обширный экспериментальный материал по механизмам роста для веществ с различными энтропиями плавления [9]. Из изложенных там данных следует, что граничным значением а является 2. Как отмечается в работе [7], этот экспериментально найденный энтропийный критерий деления веществ но механизмам роста лучше всего согласуется с указанным критерием Джексона.