ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ПЛЕНКЕ, СОЗДАННЫЕ ДИСЛОКАЦИЯМИ НЕСООТВЕТСТВИЯ
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-24-31
Аннотация
Для границы раздела (ГР) произвольной ориентации (hkl) впервые получено выражение, устанавливающее взаимосвязь между параметром несоответствия эпитаксиальной гетеросистемы f, числом дислокационных семейств, участвующих в процессе снятия напряжений несоответствия, линейными плотностями дислокаций несоответствия (ДН) каждого семейства, а также значениями проекций краевых компонент векторов Бюргерса ДН на ГР. Для получения выражения рассмотрены дальнодействующие поля нормальных и сдвиговых напряжений, возникающие в приповерхностном слое эпитаксиальной пленки. Сформулированы критерии оптимального и неоптимального протекания релаксационного процесса снятия напряжений несоответствия. Для ГР (001) и (111) обсуждена проблема уменьшения плотности пронизывающих дислокаций при введении пересекающихся ДН, имеющих одинаковые векторы Бюргерса (Г-образных ДН). Показано, что эффективная генерация таких ДН возможна только на начальной стадии релаксационного процесса, поскольку сопровождается увеличением уровня дальнодействующих сдвиговых напряжений.
Об авторах
Е. М. Труханов
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, 630090, Россия, Новосибирск, просп. Лаврентьева, д. 13
Россия
доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник
Россия
доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник
А. В. Колесников
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, 630090, Россия, Новосибирск, просп. Лаврентьева, д. 13
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник
И. Д. Лошкарев
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, 630090, Россия, Новосибирск, просп. Лаврентьева, д. 13
Россия
кандидат физ.−мат. наук, младший научный сотрудник
Россия
кандидат физ.−мат. наук, младший научный сотрудник
Список литературы
1. Matthews, J. W. Fracture and the formation of misfit dislocations between PbS and PbSe / J. W. Matthews // Phil. Mag. – 1971. – V. 23, N 186. – P. 1405—1416.
2. Matthews, J. W. Defects associated with the accommodation of misfit between crystals / J. W. Matthews // J. Vac. Sci. Technol. – 1975. – V. 12. – P. 126—133.
3. LeGous, F. K. Strain−relief mechanism in surfactant-grown epitaxial germanium films on Si(111) / F. K. LeGous, M. Horn-von Hoegen, M. Copel, R. M. Tromp // Phys. Rev. B. – 1991. – V. 44. – P. 12894—12902.
4. Волынцев, А. Б. Наследственная механика дислокационных ансамблей. Компьютерное моделирование и эксперимент / А. Б. Волынцев. – Иркутск : Изд-во Иркут. Ун-та, 1990. – 288 с.
5. Пинтус, С. М. Дислокационная структура границы раздела Ge—Si (111) / С. М. Пинтус, А. В. Латышев, А. Л. Асеев, В. Ю. Карасев // Поверхность. – 1984. −№ 8. – С. 60—65.
6. Труханов, Е. М. Напряженное состояние и дислокационная структура гетеросистем германий/кремний с интерфейсами (001), (111) и (7710) / Е. М. Труханов, И. Д. Лошкарев, К. Н. Романюк, А. С. Ильин, А. К. Гутаковский, А. В. Колесников, М. М. Качанова // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы: электрон журн. 2011.05.07. URL:http://ptosnm.ru/.
7. Труханов, Е. М. Структурное состояние гетеросистем Ge/Si с интерфейсами (001), (111) и (7710) / Е. М. Труханов, И. Д. Лошкарев, К. Н. Романюк, А. К. Гутаковский, А. С. Ильин, А. В. Колесников // Изв. РАН. Сер. физ. – 2012. – Т. 76, № 3. – C. 373—376.
8. Труханов, Е. М. Возникновение дальнодействующих полей нормальных и сдвиговых напряжений при введении дислокаций несоответствия / Е. М. Труханов, А. В. Колесников, И. Д. Лошкарев // Тез. докл. Междунар. конф. «Кремний−2012». – Санкт−Петербург, 2012. – С. 84.
9. Trukhanov, E. M. Specific features of the dislocation structure of germanium in the system Ge-SiO2 / E. M. Trukhanov, E. B. Gorokhov, S. I. Stenin // Phys. status solidi. – 1976. – V. 33. – P. 435—442.
10. Димитриенко, Ю. И. Тензорное исчисление / Ю. И. Димитриенко. – М. : Высшая школа, 2001. – 575 с.
11. Труханов, Е. М. Влияние типа дислокаций несоответствия на энергию и структуру эпитаксиальных пленок / Е. М. Труханов // Поверхность. – 1995. – № 2. – С. 13—21.
12. Хирт, Дж. Теория дислокаций / Дж. Хирт, И. Лоте. – М. : Атомиздат, 1972. – 599 с.
13. Фридель, Ж. Дислокации / Ж. Фридель. – М. : Мир, 1967. – 643 с.
14. Труханов, Е. М. Влияние типа винтовой составляющей дислокаций несоответствия на образование пронизывающих дислокаций в полупроводниковых гетероструктурах / Е. М. Труханов, А. В. Колесников, А. П. Василенко, А. К. Гутаковский // ФТП. – 2002 – Т. 36, № 3. – C. 309—316.
15. Тимошенко, С. П. Теория упругости / С. П. Тимошенко, Дж. Гудьер. – М. : Наука, 1975. – 576 с.
16. Труханов, Е. М. Роль винтовой составляющей при формировании дислокационной структуры в гетеросистемах, приготовленных на основе Ge и Si / Е. М. Труханов, А. С. Ильин, А. Ю. Красотин, А. П. Василенко, А. С. Дерябин, М. М. Качанова, А. К. Гутаковский, А. В. Колесников // Поверхность. – 2007. – № 5. – С. 28—36.
17. Тхорик, Ю. А. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в гетероэпитаксиальных системах / Ю. А. Тхорик, Л. С. Хазан. – Киев: Наукова Думка, 1983. – 135 c.
18. Мильвидский, М. Г. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников / М. Г. Мильвидский, Б. В. Освенский – М.: Металлургия, 1985. – С. 51.
19. LeGoues, F. K. Self−aligned sources for dislocation nucleation: the key to low threading dislocation densities in compositionally graded thin films grown at low temperature / F. K. LeGoues // Phys. Rev. Lett. – 1994. – V. 72, N 6. – P. 876—879.
20. Strunk, H. Low−density dislocation arrays at heteroepitaxial ge/gaas−interfaces investigated by high voltage electron microscopy. / H. Strunk, W. Hagen, E. Bauser // J. Appl. Phys. – 1979. – V. 18. – P. 67—75.
21. LeGoues, F. K. Mechanism and conditions for anomalous strain relaxation in graded thin−films and superlattices. / F. K. LeGoues, B. S. Meyerson, J. F. Morar, P. D. Kirchner // J. Appl. Phys. – 1992. – V. 71, N 9. – P. 4230—4243.
22. Vdovin, V. I. Misfit dislocations in epitaxial heterostructures: Mechanisms of generation and multiplication. / V. I. Vdovin // Phys. status. solidi. (a). – 1998. – V. 171. – P. 239—250.
23. Beanland, R. Dislocation multiplication mechanisms in low-misfit strained epitaxial layers / R. Beanland // J. Appl. Phys. – 1995. – V. 77, N 12. – P. 6217—6222.
24. Jasinski, J. Structural, electrical and optical studies of GaAs implanted with MeV As or Ga ions / J. Jasinski, Z. Lilientalweber, J. Washburn, H. H. Tan, C. Jagadish, A. Krotkus, S. Marcinkevicius, M. Kaminska // J. Electronic Mater. – 1997. – V. 26, N 5. – P. 449—458.
25. LeGoues, F. K. Relaxation of SiGe thin-films grown on Si/SiO2 substrates. / F. K. LeGoues, A. Powell, S. S. Iyer // J. Appl. Phys. – 1994. – V. 75, N 11. – P. 7240—7246.
26. Рид, В. Т. Дислокации в кристаллах / В. Т. Рид. – М. : Гос. н.-т. изд-во литературы по черной и цв. металлургии 1957. – 114 с.
27. Лошкарев, И. Д. Теоретическое и экспериментальное определение начальной стадии пластической релаксации напряжений несоответствия в гетеросистеме «подложка (111) – островки пленки» / И. Д. Лошкарев, Е. М. Труханов, К. Н. Романюк, М. М. Качанова // Изв. РАН. Сер. физ. – 2012. – Т. 76, № 3. − C. 425—428.
Рецензия
Для цитирования:
Труханов Е.М., Колесников А.В., Лошкарев И.Д. ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ПЛЕНКЕ, СОЗДАННЫЕ ДИСЛОКАЦИЯМИ НЕСООТВЕТСТВИЯ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(1):24-31. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-24-31
For citation:
Trukhanov E.M., Kolesnikov A.V., Loshkarev I.D. LONG RANGE STRESSES IN EPITAXIAL FILMS GENERATED WITH MISFIT DISLOCATIONS. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(1):24-31. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-24-31
Просмотров: 816
Послать статью по эл. почте 