基本介紹
- 中文名：應變異質結
- 學科：半導體物理
概述,應變異質結的生長及弛豫過程,贗晶生長,
概述
組成半導體異質結的兩種材料的晶格失配時，在界面處會產生位錯缺陷，對異質結器件的性能有不利影響。
在一種材料襯底上外延另一種晶格常數不匹配的材料時，只要兩種材料的晶格常數相差不是太大，外延層的厚度不超過某個臨界值時，仍可獲得晶格匹配的異質結構。但生長的外延層發生了彈性形變，在平行於結面方向產生張應變或壓縮應變，使其晶格常數改變為襯底的晶格常數相匹配，同時在與結平面垂直的方向也產生相應應變，這種異質結稱為應變異質結。當外延層的厚度超過臨界厚度時，則外延層的應變消失，恢復原來的晶格常數，稱為弛豫。
應變異質結的生長及弛豫過程
圖（a）中表示下面襯底的晶格常數小於上面將外延材料的晶格常數；圖（b）表示外延生長後形成的應變異質結，外延層橫向發生壓縮應變使晶格常數與襯底匹配，同時在縱向伸長發生張應變；圖（c）表示弛豫後的異質結構，在界面處因晶格不匹配而產生缺陷。在應變異質結中，由於發生應變，同時伴有應力存在，這種應力稱為內應力。從圖（b）中可以看到應變異質結界面晶格是匹配的，不存在因晶格不匹配而產生 的界面缺陷，因此可以很好地套用與器件製作。
應變異質結的外延生長及弛豫過程
應變異質結的外延生長及弛豫過程贗晶生長
應變異質結的無界面失配應變層的生長模式稱為贗晶生長。這種贗晶生長模式不能穩定地無限生長材料，因為隨應變層厚度的增加，伴隨應變的彈性能量不斷積累到一定程度時，應變能量將通過在界面附近產生位錯缺陷而釋放出來，應變層轉變為應變完全弛豫的無應變層，因此，贗晶生長存在一個臨界厚度hc。實驗證明贗晶生長的臨界厚度隨生長溫度的升高而減小，隨贗晶組分的不同而改變。
