Akatsik gabeko hazkunde epitaxiala eta dislokazio okerrak

Akatsik gabeko hazkunde epitaxiala kristal-sare batek beste sarearen konstante ia berdinak dituenean gertatzen da. Hazkundea interfaze-eskualdeko bi sareen sare-guneak gutxi gorabehera parekatzen direnean gertatzen da, eta hori posible da sare-desegokitasun txiki batekin (% 0,1 baino gutxiago). Gutxi gorabeherako parekatze hori interfazean tentsio elastikoarekin ere lortzen da, non atomo bakoitza muga-geruzan jatorrizko posiziotik apur bat desplazatuta dagoen. Tentsio kopuru txiki bat geruza meheetarako eta putzu kuantikoko laserretarako ere desiragarria den arren, kristalean gordetako tentsio-energia, oro har, desegokitze dislokazioen eraketarekin murrizten da, sare batean falta den atomo-lerroa dakarte.

Goiko irudiak eskema bat erakusten duhazkuntza epitaxialean (100) plano kubiko batean sortutako dislokazio desegoki bat, non bi erdieroaleek sare-konstante apur bat desberdinak dituzten. a substratuaren sare-konstantea bada eta a’ = a − Δa hazten ari den geruzarena bada, orduan falta diren atomo-lerro bakoitzaren arteko tartea gutxi gorabehera:

L ≈ a²/Δa

Bi sareen interfazean, falta diren atomo-lerroak bi norabide perpendikulartan daude. Kristal-ardatz nagusietako errenkaden arteko tartea, [100] adibidez, aurreko formulak ematen du gutxi gorabehera.

Interfazeko akats mota honi dislokazio deritzo. Sarearen desegokitzetik (edo desegokitzetik) sortzen denez, desegokitze dislokazio deitzen zaio, edo besterik gabe dislokazio bat.

Ezegokitutako dislokazioen inguruan, sareak inperfektua da lotura zintzilik askorekin, eta horrek elektroien eta zuloen birkonbinazio ez-erradiatiboa ekar dezake. Hori dela eta, kalitate handiko gailu optoelektronikoak fabrikatzeko, desegokitzerik gabeko geruzak behar dira.

Ezegokitutako dislokazioen sorrera sarearen desegokitasunaren eta hazitako geruza epitaxialaren lodieraren araberakoa da. Δa/a sare-desegokia -5 × 10^-3 eta 5 × 10^-3 bitartekoa bada, orduan ez da desegokitze-lokaziorik sortzen InGaAsP-InP bikoitzean. (100) InP gainean hazitako heteroegitura geruzak (0,4 µm-ko lodiera).

(100) InP-n 650 °C-tan hazitako InGaAs geruzen lodiera desberdinetarako sare-desegokitzapenaren arabera dislokazioak agertzea beheko irudian ageri da.

Irudi honek ilustratzen du(100) InP-n LPE-k hazitako InGaAs geruzen lodiera desberdinetarako sare-desegokitzearen menpeko dislokazio desegokiak agertzea.. Lerro sendoek mugatutako eskualdean ez da desegokitze desegokirik ikusten.

Goiko irudian ikusten den bezala, lerro sendoak dislokaziorik ikusi ez den muga adierazten du. Dislokaziorik gabeko InGaAs geruza lodien hazkuntzarako, giro-tenperaturako sare-desegokitze onargarria -6,5 × 10^-4 eta -9 × 10^-4 artean dago. .

Sare-desegokitze negatibo hau InGaAs eta InP-en hedapen termikoko koefizienteen aldeagatik sortzen da; 650 °C-ko hazkuntza-tenperaturan ezin hobeto parekatzen den geruza batek giro-tenperaturako sare-desegokitze negatiboa izango du.

Ezegokitutako dislokazioak hazkuntza-tenperaturaren inguruan sortzen direnez, hazkuntza-tenperaturan sare bat etortzea garrantzitsua da dislokaziorik gabeko geruzak hazteko.**