Академия наук республики узбекистан

2.5 Исследования условий формирования непрерывных твердых
растворов

Как известно, гомогенизация раствора – расплава многочасовым отжигом значительно снижает остаточные примеси, а также способствует однородному распределению некоторых легирующих примесей [92-94]. Надо отметить, что гомогенизация раствора – расплава перед процессом роста улучшает структурные совершенства эпитаксиальных слоев и гетерограницу пленка – подложка. В работе [90] отмечено, что улучшение структурного совершенства обусловлено следующими обстоятельствами:

- стабилизацией фронта кристаллизации;
- обеспечением однородности состава раствора – расплава и, следовательно, эпитаксиального слоя.
Вероятно, для образования тетрагональной структуры ближнего порядка, т.е. для завершения подготовки раствора – расплава к кристаллизации необходима определенная выдержка при температуре кристаллизации.
Изучено влияние гомогенизации раствора – расплава на структурное совершенство эпитаксиальных слоев . В качестве подложек использованы пластины кремния КДБ и КЭФ, ориентированные по направлению (111).
Морфологические исследования выращенных слоев при помощи металлографического микроскопа МИМ – 8М показали, что с увеличением времени отжига совершенство полученных слоев твердого раствора увеличивается. При недостаточной степени гомогенизации наблюдались макроскопические шероховатости на поверхности, ухудшалась возможность очистки поверхности от остатков раствора-расплава центрифугой. С увеличением степени гомогенизации улучшалась также однородность состава в направлениях, параллельных фронту кристаллизации. Это видно из растровых картин поверхности слоев твердых растворов, снятых на характеристических рентгеновских излучениях (рис 2.8).




Рис.2.8. Растровые картины слоев на характеристических рентгеновских излучениях

Наилучшие эпитаксиальные слои твердых растворов на подложках Si получены в случаях, когда раствор – расплав проходил термотжиг при температуре ( -температура начала кристаллизации) в течение 2 часов непосредственно перед процессом погружения кассеты в раствор – расплав. При этом подложки находились в том же температурном режиме, что и раствор – расплав.

Кроме того, при росте эпитаксиальных слоев из жидкой фазы чрезвычайно важен строгий контроль величины пересыщения.
Когда величина пересыщения больше нормы, в растворе возникает слишком много зародышей, которые могут привести к образованию поликристаллических слоев. Однако величина пересыщения должна быть при этом достаточной для обеспечения протекания процесса роста [95].
Следовательно, установление и поддержание такого оптимального пересыщения при жидкофазной эпитаксии является одним из основных вопросов. Состояния пересыщенности (переохлажденности) раствора – расплава в момент контакта с твердой фазой (подложкой) оказывает существенное влияние на состав [96], однородность [97], а также на структурное совершенство [98 - 100] получаемых слоев, при эпитаксии из охлажденного раствора – расплава. Рассматривая различные варианты контакта с жидкой многокомпонентной фазой, в работе [100] было показано, что состояния пересыщенности раствора – расплава в момент контакта с подложкой будет играть решающую роль при выращивании из жидкой многокомпонентной фазы и когда число компонентов контактирующих фаз различается.