Ў з б е к и с т о н р е с п у б л и к а с и Олий ва Ўрта махсус таълим вазирлиги Абу Райҳон Беруний номидаги

VI. УЧ ҚАТЛАМЛИ
МЕТАЛЛ-ЯРИМ ЎТКАЗГИЧ-ДИЭЛЕКТРИК
ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛ ТИЗИМЛАР


6.1. Кубик панжарали материалларни эпитаксиал ўстириш
Кубик панжарали материалларнинг плёнкаларини бир-бирларининг устига ўстириш ҳозирги замон электроникасида жуда кенг қўлланилади. Масалан МДЯ, (М-металл, Д-диэлектрик, Я-ярим ўтказгич) тизимларнинг асосий қисмини кубик панжарали плёнкалар ташкил қилади. Кўп қатламли (ҳажмий) микротизимлар ҳосил қилишда металл хусусиятга эга бўлган CoSi₂ ва NiSi₂ каби силицидлар, -Si, Ge, GaAS (ва бошқа А¹¹¹В^v бирикмалар) каби ярим ўтказгичлар, CaF₂, BaF₂ каби диэлектрик материаллар кубик панжарага эга бўлганлиги учун жуда аҳамиятлидир.
Асоснинг юзасида бирор плёнкани ўстиришда уларнинг кристалл тузилишлари бир хил бўлишидан ташқари плёнканинг ва ўтиш қатламининг сифати қуйидаги асосий омилларга ҳам боғлиқ бўлади:

2. 
   Плёнка ва асоснинг кристалл панжаралари доимийларининг қийматларига. Уларнинг панжара доимийси қийматлари бир-бирларига жуда яқин бўлиши (фарқ ~ 0,07 % ошмаслиги) керак.
   
3. 
   Плёнка ва асоснинг чизиқли кенгайиш ҳарорат коэффициентларига (ЧКҲК). Улар ҳам катта фарқ қилмаслиги керак.
   
4. 
   Юзаларнинг ва чегаравий қатламининг энергетик параметрларига.
   
5. 
   Ўтқазилаётган атомларнинг диффузия қобилиятига.
   
6. 
   Асос ва плёнкадаги атомларнинг боғланиш турига.
   
7. 
   Асос ва плёнканинг ўзаро таъсирлашув характерига.
   

6.1 - жадвалда гетероэпитаксия тизимларида ишлатиш мумкин бўлган материалларнинг панжара доимийлари ва физик хусусиятлари келтирилган.
Демак, плёнка ўстиришда а_а~а_n бўлиши асосий шарт экан. Асос ва плёнканинг панжара доимийси ва ЧКҲК лари бир-бирларидан сезиларли фарқ қилса, эпитаксиал плёнка кристалл тузилишининг мукаммаллиги камаяди. Агар уларнинг энергетик параметрлари фарқ қилса, плёнканинг морфологияси ва кўп ҳолларда юза қатламларнинг стехиометрик таркиби бузилади.
Ўсиш механизми эпитаксиал тизимнинг қуйидаги термодинамик параметрлари орқали аниқланади: “плёнка-вакуум” сиртий солиштирма эркин энергиялари - γ_nb; “асос - вакуум” сиртий солиштирма эркин энергиялари - γ_ab; “плёнка - асос” сиртий солиштирма эркин энергиялари - γ_na; ҳамда “адсорбат - сирт (юза)” тизимининг кимёвий потенциали (Ферми сатҳи):
μ = KT ln(R_a/R_d)
бу ерда R_a ва R_d ўтқазилаётган материал заррачаларининг адсорбцияланиш ва десорбцияланиш тезлиги.
“Плёнка-асос” тизимининг сиртий солиштирма энергияси қуйидагига тенг:
γ_o =γ_nв+ γ_na- γ_aв

Плёнка қандай режимда ўсаётганлиги қуйидаги шартлар орқали аниқланади:

2. 
   Δμ≤0; γ₀≤0; Δa=|a_n-a_a|≈0 бўлса, қатламма-қатлам (2Д-) ўсиш рўй беради. Бундай ўсиш механизми Франк-ван дер Мерве механизми деб аталади.
   
3. 
   Δμ>0; γ_о>0; Δa≠0 бўлса, оролчали (3Д-) ўсиш рўй беради ва Фольмер-Вебер механизми деб аталади.
   
4. 
   Δμ≥0; γ≈0; Δa≠0 бўлса, қатламма-қатлам ўсишдан оролчали ўсишга (2Д→3Д) ўтиб боради. Бу механизм Странский-Крастанов механизми дейилади.
   

Гетероэпитаксиал материаллар ўстиришда плёнка ва асоснинг солиштирма сиртий энергиялари катта фарқ қилса, керакли морфологияли плёнка олиш муаммо бўлиб қолади. Масалан γ_а«γ_п бўлса, плёнка якка-якка оролчалар ҳолида ўса бошлайди ёки плёнкада каналлар, чуқурликлар ҳосил бўлади. Бу ҳолда кўпинча фасетланган (қирралари бошқа йўналишга ориентирланган) сиртлар ҳосил бўлиши ва стехиометрик таркиб кескин ўзгариши мумкин.
Юқорида кўрсатиб ўтилган физик жиҳатлар эпитаксиал ўсиш жараёнида ва янги эпитаксиал тизимларни ҳосил қилишда ҳисобга олиш шарт бўлган асосий омиллардир.


6.1-жадвал