ЭПИТАКСИЯ

ЭПИТАКСИЯ (от
эпи...
и
греч. taxis - расположение, порядок), ориентированный рост одного кристалла
на поверхности другого (подложки). Различают гетероэпитаксию, когда вещества
подложки и нарастающего кристалла различны, и гомоэпитаксию (автоэпитаксию),
когда они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объёма другого
наз. эндотаксией. Э. наблюдается при кристаллизации из любых сред
(пара, раствора, расплава); при коррозии и т. д. Э. определяется
условиями сопряжения кристаллич. решёток нарастающего кристалла и подложки,
причём существенно их структурно-геометрич. соответствие. Легче всего сопрягаются
вещества, кристаллизирующиеся в одинаковых или близких структурных типах,
напр., гранецентрированного куба Ag и решётки типа NaCl, сфалерита и
решётки типа алмаза.

Однако Э. можно получить и для резко
различающихся структур, напр, решёток типа корунда и алмаза.

При описании Э. указываются плоскости
срастания и направления в них: [112] (111) Si//[1100] (0001) АlЭто означает, что грань (111) кристалла Si (решётка типа алмаза) нарастает
параллельно грани (0001) кристалла Аlпричём кристаллографич. направление [112] в нарастающем кристалле параллельно
направлению [1100] подложки (см. Кристаллы).

Э. особенно легко осуществляется, если
разность постоянных обеих решёток не превышает 10%. При больших расхождениях
сопрягаются наиболее плотноупакованные плоскости и направления. При этом
часть плоскостей одной из решёток не имеет продолжения в другой; края таких
оборванных плоскостей образуют т. н. дислокации несоответствия.
Последние обычно образуют сетку, в к-рой можно регулировать плоскость дислокации,
меняя периоды сопрягающихся решёток (напр., изменяя состав вещества). Таким
же путём можно управлять и количеством дислокаций нарастающего слоя.

Э. происходит таким образом, чтобы
суммарная энергия границы, состоящей из участков подложка-кристалл, кристалл-среда
и подложка-среда, была минимальной. У веществ с близкими структурами и
параметрами (напр., Аи на Ag) образование границы сопряжения энергетически
невыгодно и нарастающий слой имеет в точности структуру подложки (псевдоморфизм).
С ростом толщины упруго напряжённой псевдоморфной плёнки запасённая в ней
энергия растёт и при толщинах, превышающих критическую (для Аи на Ag это
600 А), нарастает плёнка с собств. структурой.

Помимо структурно-геометрич. соответствия,
сопряжение данной пары веществ при Э. зависит от темп-ры процесса, степени
пересыщения (переохлаждения) кристаллизующегося вещества в среде, от совершенства
подложки, чистоты её поверхности и др. условий кристаллизации. Для разных
веществ и условий существует т. н. эпитаксиальная темп-ра, ниже к-рой нарастает
только неориентированная плёнка.

Процесс Э. обычно начинается с возникновения
на подложке отдельных кристалликов, к-рые срастаясь (коалесцируя) друг
с другом, образуют сплошную плёнку. На одной и той же подложке возможны
разные типы нарастания, например [100] (100) Аu//[100] (100) NaCl и [110]
(111) Аu //[110] (100) NaCl.

Э. широко используется в
микроэлектронике
(транзисторы, интегральные схемы, светодиоды и т. д.); в квантовой
электронике - многослойные полупроводниковые гетероструктуры (см. Полупроводниковый
гетеропереход), инжекционные лазеры; в устройствах интегральной оптики
в вычислительной технике (магнитные элементы памяти с цилиндрическими доменами)
и т. п.

Лит.: Палатник Л. С., П а п
и р о в И. И., Ориентированная кристаллизация, М., 1964; их же, Эпитаксиальные
пленки, М., 1971. А. А. Чернов, Е. И. Гиваргизов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я