Способ определения знака рассогласования параметров решетки эпитаксиальной пленки и подложки Советский патент 1993 года по МПК C30B29/28 

Изобретение относится к области получения монокристаллов и эпитаксиальных пленок и может быть использовано при разработке технологии получения новых материале в; методом жидкофазной зпитаксии, а Также в научных исследованиях.

Известны способы определения знака рассогласования параметров решетки эпи- таксиа ьной пленки и подложки путем измерения этих параметров на рентгеновском дифрактометре и их сравнения.

Недостатками известных способов являются сложность и высокая стоимость аппаратуры, вредное воздействие рентгеновского излучения на организм человека - оператора, проводящего измерения,

Целью изобретения является упрощение и снижение трудозатрат в случае нанесения зпитаксиальной висмутсодержащей

пленки ферритграната на подложку со структурой граната.

Поставленная цель достигается тем, что пленку облучают видимым светом, определяют размеры кристаллических блоков в центре пленки и вблизи ее края и по соотношению размеров этих блоков судят о знаке рассогласования параметров решетки эпитаксиальной пленки и подложки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При эпитаксиальном наращивании эпитаксиальных пленок из раствора-расплава обнаружено, что на периферии подложи на расстоянии до 200 мкм наблюдается заметное увеличение скорости роста пленки по сравнению с основной поверхностью структуры. Это объясняется более интенсивным перемешиванием раствора-расплава на таких участках за счет большей скорости пере- мещения поверхности вращающейся

VI

ю

СА О

подложки относительно неподвижного раствора-расплава. В случае синтеза монокристаллических материалов в виде твердых растворов типа ферритгранатов (LuBi)3(FeGa)sOi2, где замещение внутри пар ионов Lu-Bi и Fe-Ga осуществляется практически неограниченно, имеет место заметное влияние скорости роста f на величины приведенных коэффициентов распределения

где в квадратных скобках указаны концентрации компонентов в твердой (т) и жидкой (ж) фазах соответственно.

Для величин коэффициентов распрее- ления всегда выполняются соотношения;

K(Lu/Bi)1;

K(Ga/Fe) 1.

Кроме того, при увеличении скорости роста значения K(Lu/Bi) и K(Ga/Fe) всегда стремятся к единице.

Таким образом, на периферии пленки концентрации м Felr всегда выше по сравнению с основной поверхностью структуры, Ввиду того, что размер иона BI зна- чител1.но больше Lu , а ионы Г- е и Ga + близки по размеру, то параметр решетки плеш-м аг(п) на периферии всегда выше.па- раметра аг(ц) в центре структуры или : аг(п) аг(ц).. (1) ; При синтезе эпитаксиальиых пленок первоочередным фактором, обеспечивающим качество структуры подложка-пленка, является хорошее совпадение параметров решетки. В противном случае наблюдается механическое разрушение пленки (ее растрескивание) за счет возникающих упругих напряжений, причем появление трещин и ограниченных ими монокристаллических блоков лимитируется толщиной эпитакси- ального слоя.

При отработке технологического режима синтеза питаксиальных слоев могут быть получены пленки, относительное рассогласование F параметров решетки которых:

as - аг аг

где as и at - параметры решетки подложки и пленки соответственно, достаточно велико по абсолютной величине. В этом случае наблюдается растрескивание пленки, при- чем концентрация трещин на единицу площади (а, следовательно, и размеры блоков) нз краях и в центре структуры существенно различаются, причем существуют 2 случая:

1. F 0, тогда as af.

В этом случае с учетом (1) абсолютная величина рассогласования в центре будет выше, чем на периферии |Да(п) |Дэ(ц)|, а поскольку концентрация трещин на единицу площади с увеличением I Да возрастает, то наблюдается пониженное растрескивание на краях пленки по сравнению с центром (размеры блоков на периферии больше).

2. F 0, тогда as аг и

|Да(п)| |Да(ц) I,

следовательно, концентрация трещин по краям в этом случае выше по сравнению с центром (размеры блоков меньше).

Таким образом, если размеры блоков по

краям больше, то F 0 и наоборот.

Пример. Эп итаксиальные пленки феррит-гранатов наблюдали в оптическом микроскопе типа МИК-8 без использования поляризаторов. Измерения размеров кристаллических блоков проводили в центре эпитаксиалы-юй структуры и вблизи, края подложки, О среднем размере блоков судили по количеству п блоков, укладывающихся в поле зрения окуляра. Размер S блоков

определяли как величину обратную

n(S-l).

Результаты измерения представлены в таблице. Знак рассогласования параметров решетки определяли также на рентгеновском дифрактомере ДРОН-3.

Как следует из представленных в таблице данных, образцы №№ 1-5 по сравнению величин Si (в центре) и S2 (на периферии пленок) можно разделить на 2 группы:

1) №№ 1,2, В этих материалах Si 82, а измеренные значения F составляют F 0.

2) №№ 3-5. В этих материалах Si 82, а измеренные значения F составляют F 0. Сравнение данных в таблице позволяет судить о достижении положительного эффекта при реализации предложения.

Изобретение относится к области получения; монокристаллов и эпитаксиальных пленок и может быть использовано при разработке технологии получения новых материалов методом жидкофазной эпитаксии, а также в научных исследованиях. Цель изобретения - упрощение и снижение трудозатрат в случае нанесения эпитаксиальной висмутсодержащей пленки феррит-граната на подложку со структурой граната. Способ определения знака рассогласования параметров решетки эпитаксиальной пленки и подложки заключается в облучении пленки видимым светом и определении размеров кристаллических блоков в центре пленки и вблизи бе края. Знак рассогласования параметров решетки определяют по соотношению размеров этих блоков. 1 табл. у Ё

Формула изобретения Способ определения знака рассогласования параметров решетки элитаксиальной пленки и подложки, включающий облучение пленки электромагнитным излучением, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что с целью упрощения м снижения трудозатрат в случае нанесения зпитаксиальной висмутсодержащей пленки феррит-граната на подложку со структурой граната, пленку облучают видимым светом, определяют размеры кристаллических блоков в центре пленки и вблизи ее края и по соотношению размеров этих

блоков судят о знаке рассогласования параметров решетки эпитаксиальной пленки и подложки.