ЭПИТАКСИЯ (от эпи...и греч.
taxis - расположение, порядок), ориентированный рост одного кристалла на
пов-сти другого (подложки). Различают гетероэпитаксию, когда вещества подложки
и нарастающего кристалла различны, и гомоэпитаксию (автоэпитаксию), когда
они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объема другого наз.
эндотаксией. эпитаксия наблюдается, например, при кристаллизации. коррозии. Определяется
условиями сопряжения кристаллич. решеток нарастающего кристалла и подложки,
причем существенно их структурно-геом. соответствие. Легче всего сопрягаются
в-ва, кристаллизующиеся в одинаковых или близких структурных типах, например
гранецентрир. куба (Ag) и решетки типа NaCl, но эпитаксия можно получить и для
различающихся структур.
При описании эпитаксия указывают плоскости срастания
и направления в них, например, [112](111)Si || [1100](0001)Al2O3
означает, что грань (111) кристалла Si с решеткой типа алмаза нарастает
параллельно грани (0001) кристалла А12О3, причем
кристаллографич. направление [112] в нарастающем кристалле параллельно
направлению [1100] подложки (см. Кристаллы).
эпитаксия особенно легко осуществляется, если
разность параметров обеих решеток не превышает ~ 10%. При больших расхождениях
сопрягаются наиб. плотноупакованные плоскости и направления. При этом часть
плоскостей одной из решеток не имеет продолжения в другой; края таких оборванных
плоскостей образуют т. наз. дислокации несоответствия, обычно образующие
сетку. Плотность дислокаций в сетке тем больше, чем больше разность параметров
сопрягающихся решеток. Меняя параметр одной из решеток (добавлением примеси),
можно управлять кол-вом дислокаций в эпитаксиально нарастающем слое.
эпитаксия происходит таким образом, чтобы суммарная
энергия границы, состоящей из участков подложка - кристалл, кристалл -
маточная среда и подложка - среда, была минимальной. У веществ с близкими структурами
и параметрами (напр., Аu на Ag) образование границы сопряжения энергетически
невыгодно, и нарастающий слой имеет в точности структуру подложки (псевдоморфизм).
С увеличением толщины упруго напряженной псевдоморфной пленки запасенная
в ней энергия растет, и при толщинах более критической (для Аu на Ag это
ок. 60 нм) нарастает пленка с собств. структурой.
Помимо структурно-геом. соответствия,
сопряжение данной пары веществ при эпитаксия зависит от температуры процесса, степени пересыщения
(переохлаждения) кристаллизующегося вещества в среде, от совершенства подложки,
чистоты ее пов-сти и др. условий кристаллизации. Для разных веществ и условий
существует т. наз. эпитаксиальная температура, ниже которой нарастает только неориентированная
пленка.
эпитаксия обычно начинается с возникновения на
подложке отд. кристалликов, которые срастаются (коалесцируют), образуя сплошную
пленку (эпитаксиальную). На одной и той же подложке возможны разные типы
нарастания, например [100](100) Au || [100](100)NaCl и [110](111)Au || [110](111)NaCl.
Наблюдалась также эпитаксия на подложке, покрытой тонкой пленкой (неск. десятков
нм) С, О, О2 и др., что можно объяснить реальной структурой
кристалла подложки, влияющей на промежут. слой. Возможна эпитаксия на аморфной
подложке, на которой создан кристаллографически симметричный микрорельеф
(графоэпитаксия). Эпитаксиальные пленки выращивают методами жидкостной,
газофазной и мол.-пучковой эпитаксии (см. Полупроводниковые материалы),
вакуумным
напылением и др.
эпитаксия широко используют в микроэлектронике
(транзисторы, интегральные схемы, светодиоды и др.), в квантовой электронике
(многослойные полупроводниковые гетероструктуры, инжекц. лазеры), в устройствах
интегральной оптики, в вычислит, технике (элементы памяти с цилиндрич.
магнитными доменами) и т. п.
Лит.: Палатник Л. С, Папиров И.
И., Ориентированная кристаллизация, М., 1964; их же, Эпитаксиальные пленки,
М., 1971; Современная кристаллография, т. 3, М., 1980. См. также лит. при
ст. Напыление вакуумное, Планарная технология, Химическое осаждение
из газовой фазы.
