Рост и дефектообразование кристаллов полупроводникового карбида кремния, выращенного по методу ЛЭТИ

• Автор: Лебедев, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 366 с. : ил.

Содержание
Введение
Часть 1. Теоретические аспекты
Глава 1. Симметрийные ограничения в ростовых системах с множественным зарождением
1.1. Введение
1.2. Принципы симметрийного подхода (точечная симметрия)
1.3. Образование доменов при эпитаксии и синтаксии. Общее
выражение
1.4. Дефекты структур с множественным зарождением, вызванные
различием симметрии слоя и подложки
1.4.1. Симметрия грани кристалла
1.4.2. Иерархия дефектов, вызванных различием в симметрии
1.5. Квазисимметрия грани общего положения
1.6. О кластерном моделировании
Глава 2. Метрика бикристалла
2.1. Описание ориентационного соотношения в эпитаксиальной системе
2.1.1. Об использовании индексов Миллера
2.1.2. Матричная запись ориентационного соотношения
2.1.3. Приведение ячеек сопрягаемых кристаллов к сопоставимому
виду. Нормализация матрицы ориентационого соотношения
2.2. Напряжения и деформации в гетероструктурах с некубическими компонентами при произвольной ориентации границы раздела
2.2.1. Использование кристаллографических координат для представления тензоров
2.2.2. Когерентные однослойные гетероструктуры

2.2.3. Деформированное состояние в многослойных эпитаксиальных структурах: подход, основанный на алгебре линейных
операторов
2.3. Преодоление метрического несоответствия решеток
2.3.1. Условия бездефектного сопряжения кристаллов
2.3.2. Численная оценка частоты реализации условия
бездефектного срастания кристаллов
2.3.3. Выбор целевой функции при подборе составов и ориентаций границ раздела при проектировании гетерокомпозиций, включающих в себя некубические фазы
2.4. Методика экспериментального определения
кристаллогеометрических параметров эпитаксиальной системы
2.4.1. Последовательность анализа состояния эпитаксиальной
структуры
2.4.2. Особенности эксперимента
2.4.3. Методика обработки экспериментальных данных
2.4.4. Особенности использования полихроматического метода Лауэ для определения ориентаций кристаллов и ориентационных соотношений эпитаксиальных структур в интерактивном
режиме
Глава 3. Примеры использования в реальных ростовых системах
3.1. Классификация и интерпретация ориентационных соотношений в системе ’’нитриды А3В5 на сапфире”
3.1.1. Известные ориентационные соотношения
3.1.2. Классификация ориентационных соотношений
3.1.3. Симметрийные ограничения в рассматриваемой системе
3.1.4. Попытки использования концепции решетки совпадающих узлов
3.1.5. Монте-Карло моделирование эпитаксиального роста.
Интерпретация азимутального соотношения
3.1.6. Экспериментальные исследования ориентационных
соотношений в эпитаксиальной системе “A1N на сапфире”

3.2. Симметрийные ограничения в эпитаксиальных системах и несостоятельность критерия “хорошего метрического соответствия”
3.2.1. Нитриды на сапфире
3.2.2. Кремний на сапфире
3.2.3. А3В5 на шпинели
3.2.4. Обсуждение
3.3. Интерпретация ориентационных соотношений в системе “нитрид галлия на шпинели”
3.3.1. О методике эпитаксиального роста
3.3.2.Результаты исследований
3.3.3. Симметрийные ограничения на ориентационные соотношения

в системе
3.3.4. Литературные данные
3.3.5. Заключительные замечания
3.4. Бикристаллография неизовалентных гетероструктур с несингулярными границами раздела: на примере слоев ОаИ на ЬЮаОг
3.4.1. Определение кристаллогеометрических характеристик гетероструктуры из экспериментальных данных
3.4.2. Приближение когерентной границы раздела
3.4.3. Сравнение с экспериментом
3.5. Выбор оптимальных перовскитоподобных подложек для нанесения ВТСП-слоев
3.5.1. Семейство ЬпОаОз
3.5.2. Другие перовскитоподобные подложки
3.5.3. Заключительные замечания
3.6. Разориентация эпитаксиального слоя и подложки. Сравнение теории и эксперимента

координат через экспериментальные рентгеновские данные [39]. Ниже мы используем для вычислений ковариантные компоненты деформаций 8и, контравариантные компоненты напряжений <ти и упругих модулей Срчи . Отметим, что соотношение между деформациями и напряжениями (закон Гука) формально аналогично таковой для кристаллофизической системы координат, а именно
Известно, что псевдоморфно растущий эпитаксиальный слой подстраивается под структуру подложки посредством малых изменений параметров решетки. Полное описание это явления чрезвычайно важно для большого числа применений, в частности, для адекватной интерпретации экспериментальных рентгеновских данных [40-42], для расчета сдвига фазового равновесия, вызванного дополнительным вкладом упругой энергии в хим.потенциал [43] и для определения влияния анизотропных напряжений на важнейшие свойства гетероструктур (например, на зонную структуру полупроводников или температуру Тс высокотемпературных сверхпроводников). Проблема была частично решена в рамках линейной анизотропной теории упругости Хорнстрой и Бартелсом [44]. Их результаты, однако, действительны только для случая, когда оба компонента гетеропары относятся к кубической системе. В то же время активные материалы, используемые в современной функциональной электронике (опто-, акусто-, ВТСП- и т.д.), в большинстве случаев являются низкосимметричными кристаллами. В этой связи необходимо решить проблему в самом общем случае, то есть рассчитать равновесную геометрию (деформацию и разориентацию слоя), напряжения и плотность упругой энергии для кристаллов произвольных систем и произвольной ориентации границы раздела.
Линейная анизотропная теория упругости используется ниже при следующих допущениях:
(1) Гетероструктура находится в псевдоморфном состоянии (без топологических дефектов, таких как дислокации, оборванные связи и т.д. на границе раздела);
(2) Рассогласование решеточных параметров эпитаксиального слоя и подложки мало.
(3) Изгиб гетероструктуры пренебрежимо мал (что всегда выполняется для малых толщин слоя).
(4) Граница раздела является плоскостью.
(2.11)
(2.12)
2.2.2 Когерентные однослойные гетероструктуры