“Yupqa qatlamlar fizikasi va texnologiyaSI”

5.1. Kubik panjarali materiallarni epitaksial o’stirish.
Kubik panjarali materiallar plyonkalarini bir-birlarining ustiga o’stirish hozirgi zamon elektronikasida juda keng qo’llaniladi. Masalan MDYa, (M-metall, D-dielektrik, Ya-yarim o’tkazgich) tizimlarning asosiy qismini kubik panjarali plyonkalar tashkil qiladi. Ko’p qatlamli (hajmiy) mikrotizimlar hosil qilishda metall xususiyatga ega bo’lgan CoSi₂ va NiSi₂; yarim o’tkazgichlar-Si, GaR, GaAS va boshqa A^IIIV^V birikmalar, dielektriklar - CaF₂, BaF₂ kabi kubik panjarali materiallar juda ahamiyatlidir.
Asosning yuzasida biror plyonkani o’stirishda plyonkaning va o’tish qatlamining sifati ularning kristall tuzilishlari bir xil bo’lishidan tashqari quyidagi asosiy omillarga ham bog’liq bo’ladi:
1. Plyonka va asos kristall panjara doimiylarining qiymatlariga. Ular bir-birlariga juda yaqin bo’lishi (N0,07 % oshmasligi) kerak;
2. Chiziqli kengayish temperatura koeffisiyentlariga (ChKTK). Ular ham katta farq qilmasligi kerak;
3. Yuzalarning va chegaraviy qatlamining energetik parametrlariga;
4. O’trazilayotgan atomlarning diffuziya qobiliyatiga;
5. Asos va plyonkadagi atomlarning bog’lanish turiga;
6. Asos va plyonkaning o’zaro ta’sirlashuv tavsifiga;
5.1-jadvalda geteroepitaksiya tizimlarida ishlatish mumkin bo’lgan materiallarning panjara doimiylari va fizik xususiyatlari keltirilgan.
5.1-jadval.
Kubik panjarali materiallarning panjara doimiylari va fizik xususiyatlari.

Material	a, E	Tuzilishi
Cd F2	5.388	F
Ca F2	5.464	F
Sr F2	5.789	F
Ba F2	6.200	F
Sr O	5.10	T.t.
Ti O	4.235	T.t.
Metallar

Yarim o’tkazgichlar Dielektriklar

Material	a, E	Tuzilishi
C?	3.567	0
Si	5.451	0
Ge	5.646	0
?- Sn	6.4892	0
Ga As	5.653	Yo.s.
En P	5.869	Yo.s.
Ga P	5.4512	Yo.s.
Si C	6.479	Yo.s.
Cd Te	6.482	Yo.s.
Cu Cl	5.407	Yo.s.
Pd Te	6.462	T.t.
Pb Se	6.14	T.t.

Material	a,E	Tuzilishi
So Si2	5.365	F
Ni Si2	5.406	F
Zn N	4.778	T.t.

Yo.s-yolg’on sinkli ((Z)-F43m) a - panjara doimiysi
O - olmos ((D)-Fd3m)
F-flyuorit ((F)-Fm3m)
T.T-tosh tuzi((R)-Fm3m)
Demak, plyonka o’stirishda a_aa_n bo’lishi asosiy shart ekan. (a_a-asosning panjara doimiysi, a_n-plyonkaning panjara doimiysi). Asos va plyonkaning panjara doimiysi va ChKTK lari bir-birlaridan sezilarli farq qilsa epitaksial plyonka kristall tuzilishining mukammalligi kamayadi. Agar ularning energetik parametrlari farq qilsa plyonkaning morfologiyasi va ko’p hollarda yuza qatlamlarning stexiometrik tarkibi buziladi.
O’sish mexanizmi epitaksial tizimning quyidagi termodinamik parametrlari orqali aniqlanadi: “plyonka-vakuum” sirtiy solishtirma erkin energiyalari -_nb; “asos-vakuum” sirtiy solishtirma erkin energiyalari -_ab; ”plyonka-asos” sirtiy solishtirma erkin energiyalari -_na; hamda ”adsorbat-sirt (yuza)” tizimining kimyoviy potensiali (Fermi sathi) :
 = KT ln(R_a/R_d)
R_a va R_d o’trazilayotgan material zarrachalarining adsorbsiyalanish va desorbsiyalanish tezligi.
“plyonka-asos” tizimining sirtiy solishtirma energiyasi quyidagiga teng:
_{o =} _nb+ _ab- _na
Plyonka qanday rejimda o’sayotganligi quyidagi shartlar orqali aniqlanadi:
a) =0; =0; a=|a_n-a_a|`0, bo’lsa qatlamma-qatlam (2D-) o’sish ro’y beradi. Bunday o’sish mexanizmi Frank-van der Marve mexanizmi deb ataladi.
b) >0; _o>0; bo’lsa orolchali (3D-) o’sish ro’y beradi va Folmer-Veber mexanizmi deyiladi.
c) =0; =0; bo’lsa, qatlamma-qatlam o’sishdan orolchali o’sishga (2D>3D) o’tib boradi. Bu mexanizm Stranskiy - Krastanov mexanizmi deyiladi.
Geteroepitaksial materiallar o’stirishda plyonka va asosning solishtirma sirtiy energiyalari katta farq qilsa kerakli morfologiyali plyonka olish muammo bo’lib qoladi. Masalan _a“_p bo’lsa, plyonka yakka-yakka orolchalar holida o’sa boshlaydi yoki plyonkada kanallar, chuqurliklar hosil bo’ladi. Bu holda ko’pincha fasetlangan (qirralari boshqa yo’nalishga oriyentirlangan) sirtlar hosil bo’lishi va stexiometrik tarkib keskin o’zgarishi mumkin.
Yuqorida ko’rsatib o’tilgan fizikaviy aspektlar epitaksial o’sish jarayonida va yangi epitaksial tizimlarni hosil qilishda hisobga olish shart bo’lgan asosiy faktorlardir.
5.1-jadvaldan ko’rinadiki M-D-Ya tizim hosil qilishda CoSi₂ (metall), Si (yarim o’tkazgich), CaF₂ (dielektrik) eng qulay materiallardir. CaF₂-Si-CoSi₂ epitaksial qatlamlar “M-D-Ya” tizimi uchun panjara parametrlari juda yaqin bo’lgan va yaxshi sifatli geterotuzilishli qatlamlar hosil qiladigan yagona tizimdir (5.1-jadval). Ikkinchi tomondan ularning fizik xususiyatlari noyob texnikaviy ko’rsatkichga ega bo’lgan asboblar yaratishga imkon beradi.