Епитаксијален раст без дефекти и дислокации несоодветни

Епитаксијален раст без дефекти се случува кога една кристална решетка има речиси идентични константи на решетка со друга. Растот се случува кога местата на решетката на двете решетки во регионот на интерфејсот се приближно усогласени, што е можно со мала несовпаѓање на решетки (помалку од 0,1%). Ова приближно совпаѓање се постигнува дури и со еластично напрегање на интерфејсот, каде што секој атом е малку поместен од првобитната положба во граничниот слој. Додека мала количина на напрегање е толерантна за тенки слоеви, па дури и пожелна за ласери за квантни бунари, енергијата на напрегање складирана во кристалот генерално се намалува со формирање на несоодветни дислокации, кои вклучуваат исчезнат ред атоми во една решетка.

Сликата погоре илустрира шема нанесоодветна дислокација формирана за време на епитаксијален раст на кубна (100) рамнина, каде што двата полупроводници имаат малку различни константи на решетка. Ако a е константа на решетката на подлогата и a' = a - Δa е онаа на растечкиот слој, тогаш растојанието помеѓу секој исчезнат ред атоми е приближно:

L ≈ a²/Δa

На интерфејсот на двете решетки, исчезнатите редови на атоми постојат долж две нормални насоки. Растојанието помеѓу редовите долж главните кристални оски, како што е [100], е приближно дадено со горната формула.

Овој тип на дефект на интерфејсот се нарекува дислокација. Бидејќи тоа произлегува од неусогласеноста (или несоодветноста) на решетката, се нарекува дислокација на несоодветна, или едноставно дислокација.

Во близина на несоодветни дислокации, решетката е несовршена со многу висечки врски, што може да доведе до нерадијативна рекомбинација на електрони и дупки. Затоа, за висококвалитетно производство на оптоелектронски уреди, потребни се несоодветни слоеви без дислокација.

Генерирањето на дислокации несоодветно зависи од неусогласеноста на решетката и дебелината на растениот епитаксијален слој. Ако несовпаѓањето на решетката Δa/a е во опсег од -5 × 10^-3 до 5 × 10^-3, тогаш не се формираат дислокации несоодветни во InGaAsP-InP двојно хетероструктурни слоеви (дебели 0,4 µm) израснати на (100) InP.

Појавата на дислокации како функција на несовпаѓање на решетки за различни дебелини на слоеви InGaAs растени на 650°C на (100) InP е прикажана на сликата подолу.

Оваа бројка илустрирапојавата на несоодветни дислокации како функција на несовпаѓање на решетки за различни дебелини на слоеви InGaAs растени со LPE на (100) InP. Не се забележани несоодветни дислокации во регионот ограничен со цврсти линии.

Како што е прикажано на сликата погоре, цврстата линија ја претставува границата каде што не се забележани дислокации. За раст на дебели слоеви InGaAs без дислокација, толерантно несовпаѓање на решетката на собна температура е помеѓу -6,5 × 10^-4 и -9 × 10^-4 .

Оваа негативна несовпаѓање на решетки произлегува поради разликата во коефициентите на термичка експанзија на InGaAs и InP; совршено совпаднат слој на температура на раст од 650°C ќе има негативна неусогласеност на решетката на собна температура.

Бидејќи несоодветните дислокации се формираат околу температурата на раст, совпаѓањето на решетката на температурата на раст е важно за растот на слоевите без дислокација.**