НОВЫЕ ДАННЫЕ О СТРУКТУРЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ Ga (P, As)

Разное
НОВЫЕ ДАННЫЕ О СТРУКТУРЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ Ga (P, As)
Мелебаев Даулбай
Содержимое публикации

УДК 539.26

© 1994

НОВЫЕ ДАННЫЕ О СТРУКТУРЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ

СЛОЕВ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ Ga (P,As)

А.А.Вайполин, Д.Мелебаев

Исследование рентгеновским методом структуры новых образцов эпитаксиальных слоев твердых растворов системы GaP-GaAs дополнительно к ранее ис­следованным авторами позволяет оценить диапазон изменений в структуре при изменении состава и режима выращивания. Ближайшее окружение атомов гал­лия меняется от сводящегося к двум конфигурациям до включающего в себя три-четыре варианта. Последнее в одном случае могло реализоваться лишь в сверхструктуре по типу, не характерному для упорядоченных структур сложных соединений-аналогов. Особенностью доменной структуры, появляющейся вслед­ствие температурных изменений конфигурации связей, оказалось формирование предельно большого объема субдоменов по сравнению с незначительным в ранее исследованных образцах. Наедены новые виды анизотропии атомных смещений,понижающей общую симметрию структур. Явление, как и раньше, вызывается преимущественной ориентацией доменов и субдоменов, но в одном случае – и микрообластей сверхструктуры.

Общие замечания

Ранее мы уже исследовали структуру эпитаксиальных слоев твер­дых растворов Ga(P,As) с соотношением содержания фосфора и мы­шьяка ~2:3 [1]. Возникает вопрос: как и насколько изменяется струк­тура с изменением состава и условий кристаллизации? Ответить на этот вопрос должно было описываемое ниже изучение образцов, один из которых существенно отличался по составу от ранее исследован­ных (GaP0.72As0.88), а другой, наоборот, был близок к ним по составу (GaP0.42As0.58). Образцы имели меньшую толщину (соответственно 18 и 3μm), выращены на другой подложке – монокристалле фосфида гал­лия, иначе ориентированы – их поверхность близка к плоскости (001) и составляла с ней угол примерно 6 и 2°. Слои выращены методом жидкофазной эпитаксии [2].

При изучения структуры твердых растворов/ тетраэдрических по­лупроводниковых соединений с кубической решеткой эффективным оказался метод анализа смещений атомов из идеального положения, определяемых из рентгеновских измерений, и дальнейшего выбора мо­дели, наиболее соответствующей экспериментальным данным [1,2,3]. Этот метод позволил обнаружить и изучить помимо координации не­известные ранее для этих объектов явления, порождаемые динамикой тетраэдрических связей, в частности температурным изменением их конфигурации, - возникновение преимущественной ориентации в про­цессе формирования и трансформации доменов, появление субдоме­нов. Реально, кроме параметра элементарной ячейки, для структуры твердого раствора удается определить характер ближайшего окруже­ния атомов (координацию); объем субдоменов, т.е. долю атомов, их формирующих; общее понижение симметрии структуры; его приро­ду – глобальное упорядочение, сверхструктуру или преимуществен­ную ориентацию доменов и субдоменов, а также оценить степень упо­рядочения или преимущественной ориентации.

Для определения перечисленных характеристик структуры были проведены аналогично прежним [1,3,4] измерения интенсивностей рент­геновских отражений в той же области обратного пространства, что и раньше для образцов, этой системы [1]. При указанной выше толщине слоев теперь уже необходимо было учитывать их «прозрачность», как и в [3]. Но в данном случае различие параметров элементарной ячейки подложки и слоя устраняло наложение рефлексов. Каких-либо эффек­тов, вызванных переходным слоёв между образцом и подложкой и за­трудняющих измерения, не обнаруживалось. Поэтому особых трудно­стей при измерении таких слоев по сравнению с массивным образцом, кроме связанных с неизбежным спадом интенсивностей отражений, не возникло.

Особенности традиционно определяемых параметров

При определении параметров элементарной ячейки оказалось, что у первого образца (72% Р) структура несколько сжата в плоскости слоя: α||=5.5059±0.0001, α=5.5091±0.0001 Ǻ. Подобное явление хорошо известно и часто наблюдается при различии периодов решетки подложки и слоя. У второго образца α=5.5621±0.0002 Ǻ.

Расчет констант температурного фактора в гармоническом прибли­жении (значения приведены в табл. 2) обнаружил, что ход структурных амплитуд у второго образца удовлетворительно описывается обычным температурным фактором

ехр [-B(sinσ/λ)2] ,

если значения экспериментальных структурных амплитуд умножить на нормирующий множительМn=0.86, т.е. они как бы завышены. Воз­можная ошибка привязки интенсивностей к абсолютной шкале намного меньше способной дать такое различие. Похожий аффект, наблюдался ранее одним из авторов при изучении кристаллов антимонида галлия [5] и связывался с влиянием точечных дефектов. По-видимому, сейчас мы имеем дело с аналогичным или родственным явлением, хотя харак­тер хода структурных факторов несколько отличается от наблюдав­шегося ранее, и выражение для температурного фактора теперь будет иметь необычный вид

ехр [А -В(sin σ/λ)2], А=-ln Мn.

Ближайшее окружение атомов галлия и приближение третьего порядка

Рассмотрим ближайшие межатомные расстояния при различных сдвигах позиции Ga из центра координационного тетраэдра осей третьего и четвертого порядков (табл.1). Позиционные параметры подобраны так, чтобы оба расстояния были одинаково близки к длинам связей в соединениях – фосфиде и арсениде галлия. Сопоставление показывает, что в первом образце наиболее вероятна координации 3Р+1As, возможна 2Р+2As и нельзя совсем исключить 4Р. Для второго образца следует рассмотреть 2Р+2As, 1P=3As, не исключая 3P=1As.

При переходе от квадратичного, гармонического, приближения к приближению третьего порядка нужно определить среднее произведение составляющих смещений атомов из идеальной позиции Непосредственное определение этой величины по соотношению структурных факторов отражений с нечетными индексами дало для первого образца и около -2.5·10-7 для второго образца. При отсутствии заметного ангармонизма тепловых колебаний, которого нет оснований ожидать у рассматриваемых структур при комнатной температуре, эту величину определяют статические смещения. В круге структур, к которым относятся объекты данной работы, в нее вносят аддитивные вклады смещения, вызванные различием длин связей, и смещения позиций атомов сорта А (в данном случае галлия), вызванные температурным изменением конфигурации связей [1,3,4]. Первые в дальнейшем будем называть «геометрическими», вторые – «температурными» и добавлять в обозначение позиционного параметра соответственно индекс g или t.

Таблица 1

Длины связей в зависимости от положения атома галлия

в элементарной ячейке твердого раствора

Позиция

1-й образец

ā=5.5070 Ǻ

2-й образец

а=5.5621 Ǻ

Значения параметров

Длина и число связей

Значения параметров

Длина и число связей

4 : (а) 000

16 : (e)xxx

16 : (e)xxx

24 : (f)z00

x = -0.0070

x = 0.0068

z = 0.0140

2.385 (4)

2.363 (3)

2.452 (1)

2.320 (1)

2.407 (3)

2.341 (2)

2.430 (2)

x = -0.0069

x = 0.0067

z = 0.0137

2.408 (4)

2.387 (3)

2.475 (1)

2.344 (1)

2.431 (3)

2.365 (2)

2.453 (2)

Примечание. Длины связей в соединениях: GaP – 2.360 Ǻ, GaAs – 2.448 Ǻ.

Значения первых для оценочных расчетов возьмем из табл. 1, значе­ния вторых, исходя, как и в [1], из параметров структур соединений GaP и GaAs, примем равными -0.0052 и -0.0054 соответственно для первого и второго образцов. Очевидно, вклад в среднее произведение даст геометрическое смещение позиций атомов галлия в координации ЗР+lAs или 1P+3As; общая величина будет равна , где р – доля атомов в координации 3+1. Полагая, что координация опреде­ляется только геометрическим фактором и соотношением компонент твердого раствора, и проведя расчет, аналогичный сделанному для ранее исследованных образцов [1], мы получим, что в первом образце 88% атомов галлия имеет окружение ЗР+lAs и 12% — 2Р+2As, во втором образце 68% — 1P+3As и 32% — 2P+2As. Для среднего произ­ведения составляющих получим -0.00703·0.88-0.00523=-4.42·10-7 и 0.00673·0.68-0.00543=1.43·10-7, что существенно расходится с экспе­риментально определенными величинами. Версия о существенном от­личии реальных параметров смещений от принятых в расчете не имеет убедительных оснований, требует малообоснованных допущений. По­этому следует пересмотреть варианты ближайшего окружения атомов галлия.

У первого образца уменьшение абсолютной величины соот­ветствует меньшей доле атомов галлия в окружении ЗР+lAs, которая должна быть равна . С ними связаны атомы мышьяка, составляющие 0.22/4=0.055 всех атомов сорта В. Остальную часть атомов мышьяка 0.28-0.055=0.225 нужно считать связанной с Ga в координации 2Р+2As. До­ля атомовGa в этой координации 0.225·2=0.45. Остальная часть 1-0.22-0.45=0.33 атомов галлия будет иметь окружение 4Р. Новое со­отношение долей атомов Gа в разной координации более соответствует соотношению структурных факторов (табл. 2). Нетрудно убедиться, что уменьшение ВGa по сравнению с гармоническим приближением в пределах среднеквадратичной погрешности соответствует вычитанию вклада статических смещений .

В случае второго образца знак может определяться доста­точно большой долей атомов Ga в окружении ЗР+lAs. Равные доли атомов Ga в координации ЗР+lAs и 1P+3As будут в сверхструкту­ре, где параллельно какой-либо из плоскостей {111} чередуются слои атомов фосфора и мышьяка. При соотношении фосфора и мышьяка 2:3 на два фосфорных слоя должно быть три слоя мышьяка (рис. 1). В та­кой сверхструктуре 1/5 часть атомов мышьяка попадает в окружение 4As. Соответственно длине связей Ga-As, поскольку координационный тетраэдр с ребром оказывается мал (табл. 1), расстояние между соседствующими слоями мышьяка должно быть увеличено по сравне­нию с расстояниями между слоями фосфора и мышьяка. Последние также могут различаться, так как чередуются слои атомов галлия с координацией ЗР+1As и 1P+3As, находящиеся между ними.

Вариантом, также представленным на рис. 1, может быть структу­ра, в которой чередуются слои атомов мышьяка и смешанные — фосфо­ра и мышьяка. При данном составе последние содержат 84% фосфора и 16% мышьяка. Чтобы увеличился размер тетраэдра GaAs4, атомы мышьяка в «фосфорном» слое должны быть сдвинуты перпендикулярно слою. Из рис. 1 видно, что часть атомов галлия оказывается в окружении 2Р+2As. Нетрудно рассчитать, что если атомы мышьяка распределены в «фосфорном» слое более или менее равномерно, токо­ординацию1P+3Asбудутиметь 42% Ga,ЗР+lAs— 26%, 2Р+2As— 24%, 4As— 8%. Определяя для того и другого варианта модели ве­личинучерез,гдер1ир2доли атомов Gaв соответствующей координации (ЗР+lAs и 1P+3As), получим ве­личины, хотя и отрицательные, но с меньшей абсолютной величиной, чем экспериментально определенная величина. Но теперь нужно до­бавить вклад смещений, вызванных деформацией GaAs4 тетраэдров и возможной деформацией GаРзAs- и GаРАsз–тетраэдров. Возможность дальнейшего уточнения априорной оценки становится сомнительной. Тем не менее при деформации координационных тетраэдров основной вклад дадут смещения позиций As, который, как нетрудно убедиться, может составить недостающую часть.

Таблица 2

Изменение констант температурного фактора, уточняемых методом наименьших квадратов, и фактора расходимости по ходу последовательного учета смещений атомных позиций

Квадратичное приближение

С учетом смещений позиций Ga

С субдоме-

нами

GaP0.72As0.28

GaP0.42As0.58

Число независимых /F/

97

417

94

BGa

BP,As, Ǻ2

R, %

BGa

BP,As, Ǻ2

R, %

BGa

BP,As, Ǻ2

R, %

Без учета анизотропии смещений

0.712±0.002

0.549±0.002

0.549±0.002

0.679±0.003

0.678±0.003

0.549±0.003

1.68

1.58

1.56

0.713±0.001

0.680±0.002

1.92

0.871±0.002

0.682±0.002

0.682±0.002

0.835±0.003

0.820±0.003

0.674±0.003

1.76

1.74

1.72

С учетом анизотропии

Анизотроп-

ный темпера-турный фактор

Сверхструк-тура с преи-мущественной ориентацией доменов

Сверхструк-тура с преи-мущественной ориентацией доменов

0.724±0.002

0.693±0.003

1.42

0.725±0.001

0.692±0.001

1.65

0.861±0.002

0.825±0.003

1.65

Bxx-Bzz=0.020±0.004

Bxx-Bzz=0.020±0.004 Ǻ2

2Bxz=0.013±0.003 Ǻ2

Bzz-Bxx=0.018±0.006 Ǻ2

2Bxy=0.026±0.003 Ǻ2

0.557±0.001

0.558±0.002

1.28

0.5572±0.0007

0.5572±0.0007

0.5564±0.0013

0.5564±0.0013

1.61

1.51

0.683±0.002

0.672±0.003

1.48


Не видя жесткого критерия выбора варианта модели, мы остано­вились на втором, со «смешанными» слоями. Смещения атомов As в «фосфорном» слое подбирались варьированием. При этом положе­ние атомов галлия в GаАs4тетраэдрах выбиралось так, чтобы длины всех четырех связей Ga-As были одинаковыми. В итоге смещения по­зиций мышьяка приняты равными 0.008, а галлия в GаАs4тетраэдрах равными – 0.002 периода по [111]. Остальные смещения взяты соглас­но табл. 1. Оставалось уточнить константы температурного фактора, которые вместе с фактором расходимости для описанной модели при­ведены в табл. 2.

Субдомены

После учета смещений позиций значение температурного параметра атомов галлия стало существенно меньше, чем среднее для атомов фосфора и мышьяка, хотя в структуре с жесткими тетраэдрическими связями они должны быть примерно одинаковыми. Смещение позиций, увеличивающее суммарное среднеквадратичное смещение, может дать переход части атомов сорта В (Р иAs) в субдомены внутри доменов, образуемых атомами А, чего можно ожидать в структуре твердого рас­твора [1,3,4]. В формальном кристаллографическом описании эта часть атомов В смещается в позиции 48:(h)xxz с x=2xt и z=0. Средний квадрат смещения составит и долю атомов, переходящих в субдомены, можно оценить как что дает 0.75 всех атомов Р, As для первого образца и почти столько же для второго образца. Модель с субдоменами, как показывает расчет, не противоре­чит данным измерений (табл. 2).Тем не менее в ранее исследованных твердых растворах [1,3,4] доля атомов, переходящих субдомены, не была столь высокой.

Уточним, что под доменом в настоящей работе понимается область где позиции атомов сорта А жестко коррелированны и сдвинуты отно­сительно позиции атомов А соседних доменов температурным изме­нением конфигурации связей. В простой доменной структуре атомы сорта В не имеют сдвига позиций, как бы создавая трансляционный каркас. Нет оснований полагать, что домен очень устойчивое образо­вание и что энергия корреляции сопоставима с энергией связей. По­этому при любой температуре с разной интенсивностью идет процесс трансформации доменов. В этом процессе или при кристаллизации внутри домена образуются и субдомены. Сдвиги позиций атомов А в разных доменах имеют составляющие или Обозначим из векторами rj,j=1-4. Сдвиг позиций атомов В в субдо­менах будет тогда rj-rk. Если при каких-то условиях, например при температуре выращивания слоя, домены относительна устойчивы, но интенсивно идет процесс трансформации субдоменов, то объем субдоменов с разными эквивалентными смещениями rj-rk(k=1-4) будет одинаковым и доля субдоменов с нулевым смещением(j=k) составит 1/4. Описанный процесс более, чем феномен образования доменов, со­гласуетсяспредставлением, что в соединенияхА3В5 взаимодействие между одноименными атомами А должно быть сильнее, чем взаимо­действие В-В [6].

С образованием субдоменов как бы нарушается целостность транс­ляционного каркаса. Когда доля субдоменов, как и в случаях, опи­санных в [1,4], невелика, субдомен занимает небольшую часть объема домена, каркас из несмещенных атомов В сохраняется, лишь приобре­тая некоторую ажурность (рис. 2, а). Когда в субдомены переходит по­ловина атомов В, как в твердом растворе Ga0.47In0.53As [3], более есте­ственной представляется не «яичная» или «клеточная», а «дипольная» модель домена (рис. 2, б), а в нашем случай - «мозаичная» (рис. 2, с). И маловероятно, что каркас не окажется разорванным на изолирован­ные островки. Напрашивается вывод, что отсутствие цельной матрицы несмещенных атомов, по-видимому, не имеет существенного значения для стабильности решетки по крайней мере при сдвигах позиций, срав­нимых с появляющимися в рассматриваемых структурах.

Теперь нет оснований исключать возможность образования длин­ных доменных цепочек, когда область атомов В, смещенных на rj-rk, продолжается областью атомов А, смещенных на rj-rk+rq, в свою оче­редь продолжающаяся областью атомов В, смещенных на rj-rk+rq-rp, и т.д. При определенной последовательности чередования смещений изменится средний период идентичности вдоль одномерной цепочки доменов. Ветвление цепочки при едином законе развития ветвей дало бы двумерную систему с измененной периодичностью. Возможно, та­кой процесс играет роль в формировании переходного слоя и вообще в стыковке эпитаксиального слоя с подложкой при различии параметров элементарной ячейки подложки и слоя.

Анизотропия смещений, общее понижение симметрии структур

Выше были изложены результаты, полученные в предположении, что симметрия смещений атомов соответствует симметрии структу­ры . Полагая симметрию нарушенной, следует определить ани­зотропию температурного фактора, общее выражение для которого с безразмерными константами имеет вид

Поскольку анизотропия невелика, мы определяли общие для всех атомов поправки к температурному фактору. Разность βхх-βyy, опре­деленная по величинам усредненным по всем парам |F|meas, оказалась у обоих образцов близкой к среднеквадра­тичной погрешности определения этой величины, поэтому принято Вххуу. Заметное отличие от этих величин оказалось уBzz. Сход­ным образом оценивались остальные параметры, например Bxz – по величине В случае первого образца только у этого параметра величина оказалась достаточно большой, чтобы заметно влиять на соотношение структурных факторов, осталь­ные два приняты равными нулю. Для второго образца потребовался учет толькоВху. Значения параметров приведены в табл. 2.

С понижением симметрии уменьшается число эквивалентных отражений, уменьшая возможность усреднения экспериментальных ве­личин и тем увеличивая влияние ошибок измерения. Если остаются

эквивалентными [100] и [010], можно усреднять структурные факторы отражений Основная часть расчетов для первого и все для второго образца были выполнены именно с таким массивом структурных факторов, причем при четныхhkl усреднялось до восьми величин, поскольку с изменением знака отражения изменение величи­ны структурного фактора остается на уровне точности измерения.

У первого образца анизотропияВххууBzz и характер дефор­мации решетки (см. выше) логично связываются с идеей об упорядо­чении в фрагментах структуры с координацией атомов Ga 2Р+2As. Повышенная по сравнению с ожидавшейся доля атомов галлия в дан­ной координации, очевидно, означает, что условия выращивания слоев соответствуют повышенной стабильности данной координации, тогда естественна и тенденция к глобальному упорядочению. Если упорядо­чение идет по типу структуры халькопирита с осью с вдоль [001] слоя, у атомов Ga останутся смещения позиций ±zg00 и 0±zg 0 и исчезнут сме­щения 0 0±Zg. Иной природы, но того же характера анизотропия сме­щений у атомов Р и As появятся при избытке субдоменов со смещени­ями ±2xt ±2xt 0. Расчет с варьированием параметров, определяющих анизотропию (долей преобладающих смещений), приводит к следую­щим значениям. Примерно 11% общего числа атомов Ga приходится на сверхструктуру (при сохранении общей доли — 45% — в координации 2Р+2As). Из 75% атомов Р, As в субдоменах около 33% приходит­ся на субдомены со смещениями ±2xt ±2хt 0, т.е. их на 12% больше, чем в субдоменах остальных ориентаций (33%-(75%-33%)/2=12%). Отсюда появляеться основание полагать, что 11-12% всех атомов обра­зуют области сверхструктуры, в которых субдомены ориентируются только четырьмя из 12 возможных способов. О структуре микрообла­стей, образуемых 88-89% всех атомов, вряд ли можно сказать что-либо конкретное. Во всяком случае, если это разноориентированные ми­крообласти сверхструктур, отличающихся координацией Ga (22% — ЗР+lAs, 33-34% — 2Р+2As, 33% — 4Р), то, чтобы они стыковались, не вызывая заметной деформации решетки, их размеры должны быть невелики. Остальные данные по этой модели приведены в табл. 2.

ПриBxz0 все измеренные для этого образца отражения оказыва­ются неэквивалентными, поскольку геометрическая схема измерений исключала возможность измерения отражений с l ≤ 0. Табл. 2 в ча­сти, касающейся уже рассмотренных моделей, наглядно показывает целесообразность усреднения интенсивностей эквивалентных отраже­ний, но дальнейшие расчеты требуют рассматривать все структурные факторы как независимые.

Ранее [1,7] рассматривались случаи неравномерного распределения доменов по ориентациям с избытком доменов одной иkи трех ориен­таций. Рассмотрим теперь случай преобладания доменов двух ори­ентаций. Пусть в структуре имеются домены только со смещениями позиций Ga и и учтем влияние этих смещений на струк­турные амплитуды в квадратичном приближении. Приближенное зна­чение среднего косинуса при атомном факторе галлия будет

Очевидно, определяя константы анизотропного температурного фактора для этих атомов, найдем

В доменах рассматриваемых ориентаций могут образоваться суб­домены со смещениями атомов Р, As:±2xt2xt0, ±2xt0±2xt, 02xt±2xt.Переходя от среднего значения косинуса к квадратичному приближе­нию, и здесь получимУказанный выше способ опре­деления дал эффективную общую для атомов А и В величину 2Bxz.Дальнейшее уточнение методом наименьших квадратов этого параме­тра отдельно для атомов двух сортов дало поправки, не превышающие среднеквадратичной погрешности: 0.014±0.002 и 0.009±0.004 Ǻ2 соот­ветственно для Ga и Р, As. Таким образом, наблюдаемая анизотропия вполне соответствует рассмотренному случаю преимущественной ори­ентации доменов. Остается оценить избыток доменов преимуществен­ной ориентации: и мы получаем окончательную мо­дель структуры при минимальном факторе расходимости (табл. 2).

У второго образца в отличие от первогоBzzхх. Глобальное упорядочение с описанной выше сверхструктурой не может дать этой анизотропии. При попытке уточнить методом наименьших квадратов Bzz-Bxxотдельно для Ga и Р, As было установлено, что поправки лишь немного превышали среднеквадратичную погрешность, давая умень­шение параметра для Ga и увеличение для Р, As. Такую анизотро­пию оказалось возможным объяснить преимущественной ориентацией субдоменов, когда преобладают смещения±2xt0±2xt и 0±2xt±2xtпри меньшей доле смещений±2xt±2xt0. Анизотропию, при которой Вху≠0,по аналогии с первым образцом нужно приписать преоблада­нию доменов со смещениями и .

Методом варьирования найдено, что избыток доменов преимуще­ственной ориентации составляет 12±2%, избыток же субдоменов, со­здающий анизотропиюBzz>Вхх, составляет 27±3%. Таков оконча­тельный вариант структурной модели.

Вследствие особенности температурного фактора (см. выше) зна­чения констант для второго образца (табл. 2) не сопоставимы с ана­логичными величинами для первого образца ранее исследованных [1] и исходных соединений. Для ориентировочного сопоставления годится величина . Измерения проведены в областиsinσ/λ=1.08÷1.38 Ǻ-1, и добавка к В составит около -0.1 Ǻ2. Раз­личие с другими перечисленными структурами оказывается незначи­тельным, в пределах сотых Ǻ2.

В настоящей работе мы столкнулись со структурами более сложны­ми, чем у ранее исследованных твердых растворов [1,3,4]. Выяснилось, что ближайшее окружение атомов в твердом растворе не обязательно сводится к одной-двум конфигурациям, соотношение и смена которых однозначно связаны с составом. Число реализующихся в сопостави­мой доле координаций может достигать трех-четырех. Многообразие возникает в одном случае, когда в условиях кристаллизации опреде­ленный мотив имеет повышенную устойчивость, но состав не соответ­ствует этой сверхструктуре. Это может быть проявлением тенденции к распаду, когда самой сегрегации еще нет. Единая решетка сохраняется, поскольку неоднородности структуры соразмерны, а соразмер­ность достигается электронным или упругим взаимодействием.

В другом случае сам тип сверхструктуры, в которой кристал­лизуется твердый раствор, не характерный для структур сложных соединений-аналогов, предопределяет это многообразие.

Прямое подтверждение получила не вызывавшая особых сомнений зависимость структуры твердого раствора отусловий кристаллизации. Диапазон изменений даже больше, чем ожидалось при традиционном игнорировании динамики связей, доменной структуры.

Тетраэдрические структуры всегда разбиты на домены. Домены могут различаться размерами. Способа измерения их еще не суще­ствует. Как влияет на них технология, сказать пока нечего. Но до­ля атомов В, формирующих субдомены в структурах одной системы GaP-GaAs, как выяснилось, может меняться практически от нуля до 3/4; и 3/4, по-видимому, — максимально возможная величина. По­скольку субдомены не могут не оказывать влияния на физические свой­ства, игнорировать в дальнейшем явление вряд ли будет оправданным.

Наконец обнаружились новые виды анизотропии смешений, пони­жающей общую симметрию. В зависимости от условий может реализоваться любой из мыслимых вариантов преимущественной ориентации доменов; преобладание одной двух и трех ориентаций. К известным ранее первому и третьему вариантам теперь добавился недостающий второй. Преимущественная ориентация субдоменов может быть и следствием преимущественной ориентации доменов и может возникать независимо. В общепринятом представлении предполагалась возмож­ность появления сверхструктуры с общим понижением симметрии. Мы убеждаемся, что эта возможность при благоприятных условиях реали­зуется.

Итак, три явления определяют анизотропию: преимущественная ориентация доменов, субдоменов и микрообластей сверхструктуры. Нет оснований думать, что они характерны только для эпитаксиальных слоев твердых растворов Ga(P,As). Поэтому в технологии, изуче­нии и интерпретации свойств и практическом использовании эпитаксиальных слоев вряд ли возможно будет обойти проблему контроля и изучения определяющих анизотропию факторов, механизма их дей­ствия, реального влияния анизотропии на физические свойства.

Список литературы

[1] Вайполин А.А., Мелебаев Д.// ФТТ. 1994. Т. 34. № 4. С. 1106-1112.

[2] Melebaev D., Durdimuradova M.G., Berkeliev A., Cornikova O.V. //

Crystal Properties and Preparation. Trans. Tech. Publications

(Switzerland-Germany-USA).1991.V.32- 34. P.573-575.

[3] Вайполин А.А., Пуляевский Д.В. // ФТТ. 1992. Т. 34. № 3. С. 732-736.

[4] Вайполин А.А. // ФТТ. 1992. Т. 34. № 12. С. 143-148.

[5] Вайполин А.А. // ФТТ. 1985. Т. 27. № 12. С. 3624-3627; 1990. Т. 32.

№ 12. С. 3637- 3641.

[6] Вайполин А.А. // ФТТ. 1985. Т. 27. № 12. С.

[7] Вайполин А.А. // ФТТ. 1990. Т. 32. № 7. С. 2086-2089.

Физико-технический институт Поступило в Редакцию

им. А.Ф.Иоффе РАН 24 января 1994 г.

Санкт-Петербург

Рис. 1. Возможные сверхструктуры твердого раствора GaP0.42As0.58.Схематический разрез перпендикулярно плоскости (111). Стрелками на правом рисунке указано направление смещений атомов мышьяка в «фосфорном» слое.

Рис. 2. Схематическое изображение доменов при разном объеме субдоменов.

Субдомены обозначены заштрихованными участками,а – доля атомов в субдоменах невелика, изображение напоминает, клетку живой ткани; b – в субдоменах половина всех атомов, наиболее вероятна «дипольная» модель; с – субдомены формируют 3/4 атомов.

Комментировать
Свидетельство участника экспертной комиссии
Оставляйте комментарии к работам коллег и получите документ бесплатно!
Подробнее
Также Вас может заинтересовать
Физика
Конспект занятия по физике для 7 класса «Выталкивающая сила. Закон Архимеда.»
Физика
Уроки по физике для 11 класса «Энергия, работа и мощность»
Физика
Презентации по физике для 9 класса «Закон сохранения энергии.»
Комментарии
Добавить
публикацию
После добавления публикации на сайт, в личном кабинете вы сможете скачать бесплатно свидетельство и справку о публикации в СМИ.
Cвидетельство о публикации сразу
Получите свидетельство бесплатно сразу после добавления публикации.
Подробнее
Свидетельство за распространение педагогического опыта
Опубликует не менее 15 материалов и скачайте бесплатно.
Подробнее
Рецензия на методическую разработку
Опубликуйте материал и скачайте рецензию бесплатно.
Подробнее
Свидетельство участника экспертной комиссии
Стать экспертом и скачать свидетельство бесплатно.
Подробнее
Помощь