ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງແລະຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງ

ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ ເກີດຂຶ້ນເມື່ອເສັ້ນດ່າງກ້ອນໜຶ່ງມີເສັ້ນດ່າງເກືອບຄືກັນກັບອີກອັນໜຶ່ງ. ການຂະຫຍາຍຕົວເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ສະຖານທີ່ເສັ້ນດ່າງຂອງສອງແຜ່ນຢູ່ໃນພາກພື້ນຂອງການໂຕ້ຕອບແມ່ນກົງກັນປະມານ, ເຊິ່ງເປັນໄປໄດ້ທີ່ມີເສັ້ນດ່າງຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ບໍ່ກົງກັນ (ຫນ້ອຍກວ່າ 0.1%). ການຈັບຄູ່ໂດຍປະມານນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງ elastic ໃນການໂຕ້ຕອບ, ບ່ອນທີ່ແຕ່ລະປະລໍາມະນູໄດ້ຖືກຍົກຍ້າຍເລັກນ້ອຍຈາກຕໍາແຫນ່ງຕົ້ນສະບັບຂອງມັນຢູ່ໃນຊັ້ນຊາຍແດນ. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມເຄັ່ງຕຶງຈໍານວນນ້ອຍໆແມ່ນທົນທານໄດ້ສໍາລັບຊັ້ນບາງໆແລະແມ້ກະທັ້ງເປັນຄວາມປາຖະຫນາສໍາລັບ lasers ດີ quantum, ພະລັງງານຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ເກັບໄວ້ໃນໄປເຊຍກັນແມ່ນຫຼຸດລົງໂດຍທົ່ວໄປໂດຍການສ້າງຕັ້ງຂອງ dislocations misfit, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບແຖວທີ່ຂາດຫາຍໄປຂອງປະລໍາມະນູໃນຫນຶ່ງ lattice.

ຮູບຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນ schematic ຂອງdislocation misfit ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ໃນຍົນ cubic (100)., ບ່ອນທີ່ທັງສອງ semiconductors ມີຄວາມຄົງທີ່ lattice ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍ. ຖ້າ a ແມ່ນຄວາມຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງຂອງ substrate ແລະ a' = a − Δa ແມ່ນຂອງຊັ້ນທີ່ເຕີບໃຫຍ່, ຫຼັງຈາກນັ້ນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງແຕ່ລະແຖວຂອງປະລໍາມະນູທີ່ຂາດຫາຍໄປແມ່ນປະມານ:

L ≈ a²/Δa

ຢູ່ໃນການໂຕ້ຕອບຂອງສອງເສັ້ນ, ແຖວທີ່ຂາດຫາຍໄປຂອງປະລໍາມະນູມີຢູ່ຕາມສອງທິດທາງ perpendicular. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງແຖວຕາມແກນແກນຫຼັກ, ເຊັ່ນ: [100], ແມ່ນປະມານໂດຍສູດຂ້າງເທິງ.

ປະເພດຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງໃນການໂຕ້ຕອບນີ້ແມ່ນເອີ້ນວ່າ dislocation. ເນື່ອງຈາກມັນເກີດຂື້ນຈາກເສັ້ນຂັດທີ່ບໍ່ກົງກັນ (ຫຼື misfit), ມັນຖືກເອີ້ນວ່າ dislocation misfit, ຫຼືພຽງແຕ່ dislocation.

ໃນເຂດໄກ້ຄຽງຂອງ dislocations misfit, lattice ແມ່ນບໍ່ສົມບູນແບບທີ່ມີພັນທະບັດ dangling ຫຼາຍ, ຊຶ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ການ recombination ທີ່ບໍ່ແມ່ນ radiative ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແລະຮູ. ດັ່ງນັ້ນ, ສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນ optoelectronic ຄຸນນະພາບສູງ, ຊັ້ນຂໍ້ມູນ misfit ທີ່ບໍ່ມີ dislocation ແມ່ນຈໍາເປັນ.

ການຜະລິດຂອງ dislocations misfit ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງ lattice ແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ການຂະຫຍາຍຕົວ. ຖ້າເສັ້ນດ່າງບໍ່ກົງກັນ Δa/a ຢູ່ໃນຂອບເຂດຂອງ -5 × 10^-3 ຫາ 5 × 10^-3, ຫຼັງຈາກນັ້ນບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່ misfit ເກີດຂື້ນໃນ InGaAsP-InP ສອງເທົ່າ. ຊັ້ນ heterostructure (0.4 µm ຫນາ) ປູກຢູ່ໃນ (100) InP.

ການປະກົດຕົວຂອງ dislocations ເປັນຫນ້າທີ່ຂອງ lattice mismatch ສໍາລັບຄວາມຫນາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຊັ້ນ InGaAs ການຂະຫຍາຍຕົວຢູ່ທີ່ 650 ° C ໃນ (100) InP ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ຕົວເລກນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະກົດຕົວຂອງ misfit dislocations ເປັນຫນ້າທີ່ຂອງ lattice mismatch ສໍາລັບຄວາມຫນາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຊັ້ນ InGaAs ຂະຫຍາຍຕົວໂດຍ LPE ໃນ (100) InP. ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ຜິດພາດຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນພາກພື້ນທີ່ມີເສັ້ນແຂງ.

ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງເທິງ, ເສັ້ນແຂງເປັນຕົວແທນຂອງເຂດແດນທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ. ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ InGaAs ທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່ຫນາ, ຄວາມທົນທານຂອງຫ້ອງ-temperature lattice mismatch ພົບວ່າຢູ່ລະຫວ່າງ -6.5 × 10^-4 ແລະ -9 × 10^-4 .

ຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງທາງລົບນີ້ເກີດຂື້ນຍ້ອນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ InGaAs ແລະ InP; ຊັ້ນທີ່ຈັບຄູ່ກັນຢ່າງສົມບູນຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ 650 ອົງສາ C ຈະມີຄວາມບໍ່ກົງກັນກັບອຸນຫະພູມຫ້ອງລົບ.

ເນື່ອງຈາກການເຄື່ອນທີ່ທີ່ຜິດພາດແມ່ນເກີດຂື້ນຮອບອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວ, ການຈັບຄູ່ເສັ້ນດ່າງຢູ່ໃນອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່.**