ত্রুটিমুক্ত এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ এবং মিসফিট ডিসলোকেশন

ত্রুটিমুক্ত এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি তখন ঘটে যখন একটি স্ফটিক জালিতে অন্যটির সাথে প্রায় অভিন্ন জালির ধ্রুবক থাকে. বৃদ্ধি ঘটে যখন ইন্টারফেস অঞ্চলে দুটি জালির জালির সাইটগুলি প্রায় মিলে যায়, যা একটি ছোট জালির অমিল (0.1% এর কম) দ্বারা সম্ভব। এই আনুমানিক মিলটি এমনকি ইন্টারফেসে ইলাস্টিক স্ট্রেন দিয়েও অর্জন করা হয়, যেখানে প্রতিটি পরমাণু সীমানা স্তরে তার আসল অবস্থান থেকে সামান্য স্থানচ্যুত হয়। যদিও অল্প পরিমাণে স্ট্রেন পাতলা স্তরগুলির জন্য সহনীয় এবং এমনকি কোয়ান্টাম ওয়েল লেজারগুলির জন্যও কাম্য, ক্রিস্টালের মধ্যে সঞ্চিত স্ট্রেন শক্তি সাধারণত মিসফিট ডিসলোকেশন গঠনের দ্বারা কম হয়, যার মধ্যে একটি জালিতে পরমাণুর অনুপস্থিত সারি জড়িত থাকে।

উপরের চিত্রটি একটি পরিকল্পিত চিত্র তুলে ধরেএকটি কিউবিক (100) সমতলে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সময় গঠিত একটি মিসফিট স্থানচ্যুতি, যেখানে দুটি সেমিকন্ডাক্টরের সামান্য ভিন্ন জালি ধ্রুবক রয়েছে। a যদি সাবস্ট্রেটের জালি ধ্রুবক হয় এবং a’ = a − Δa হয় ক্রমবর্ধমান স্তরের, তাহলে পরমাণুর প্রতিটি অনুপস্থিত সারির মধ্যে ব্যবধান প্রায়:

L ≈ a²/Δa

দুটি জালির ইন্টারফেসে, পরমাণুর অনুপস্থিত সারি দুটি লম্ব দিক বরাবর বিদ্যমান। প্রধান স্ফটিক অক্ষ বরাবর সারিগুলির মধ্যে ব্যবধান, যেমন [100], প্রায় উপরের সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়েছে।

ইন্টারফেসে এই ধরনের ত্রুটিকে স্থানচ্যুতি বলা হয়। যেহেতু এটি জালির অমিল (বা মিসফিট) থেকে উদ্ভূত হয়, এটিকে একটি মিসফিট স্থানচ্যুতি বা কেবল একটি স্থানচ্যুতি বলা হয়।

মিসফিট ডিসলোকেশনের আশেপাশে, জালিটি অনেকগুলি ঝুলন্ত বন্ধনের সাথে অসম্পূর্ণ, যা ইলেকট্রন এবং গর্তের অ-বিকিরণকারী পুনর্মিলনের দিকে পরিচালিত করতে পারে। অতএব, উচ্চ-মানের অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস তৈরির জন্য, অসঙ্গত স্থানচ্যুতি-মুক্ত স্তর প্রয়োজন।

মিসফিট ডিসলোকেশনের প্রজন্ম জালির অমিল এবং বড় হওয়া এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধের উপর নির্ভর করে। যদি জালির অমিল Δa/a -5 × 10^-3 থেকে 5 × 10^-3 রেঞ্জের মধ্যে থাকে, তাহলে InGaAsP-InP ডাবলে কোনও মিসফিট স্থানচ্যুতি তৈরি হয় না হেটারোস্ট্রাকচার স্তরগুলি (0.4 µm পুরু) (100) InP-তে জন্মায়।

(100) InP-তে 650°C তাপমাত্রায় বেড়ে ওঠা InGaAs স্তরগুলির বিভিন্ন বেধের জন্য জালির অমিলের একটি ফাংশন হিসাবে স্থানচ্যুতির ঘটনাটি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে।

এই চিত্রটি ব্যাখ্যা করে(100) InP-তে LPE দ্বারা উত্থিত InGaAs স্তরগুলির বিভিন্ন বেধের জন্য জালির অমিলের একটি ফাংশন হিসাবে মিসফিট ডিসলোকেশনের ঘটনা. কঠিন রেখা দ্বারা আবদ্ধ অঞ্চলে কোন অসঙ্গত স্থানচ্যুতি পরিলক্ষিত হয় না।

উপরের চিত্রে যেমন দেখানো হয়েছে, কঠিন রেখা সেই সীমানাকে প্রতিনিধিত্ব করে যেখানে কোনো স্থানচ্যুতি পরিলক্ষিত হয়নি। পুরু স্থানচ্যুতি-মুক্ত InGaAs স্তরগুলির বৃদ্ধির জন্য, সহনীয় রুম-তাপমাত্রার জালির অমিল -6.5 × 10^-4 এবং -9 × 10^-4 এর মধ্যে পাওয়া যায়। .

InGaAs এবং InP-এর তাপীয় সম্প্রসারণ সহগগুলির পার্থক্যের কারণে এই নেতিবাচক জালির অমিল উদ্ভূত হয়; 650 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বৃদ্ধির তাপমাত্রায় একটি পুরোপুরি মিলে যাওয়া স্তরের একটি নেতিবাচক ঘর-তাপমাত্রার জালির অমিল থাকবে।

যেহেতু মিসফিট স্থানচ্যুতিগুলি বৃদ্ধির তাপমাত্রার চারপাশে গঠিত হয়, তাই স্থানচ্যুতি-মুক্ত স্তরগুলির বৃদ্ধির জন্য বৃদ্ধির তাপমাত্রায় জালির মিল গুরুত্বপূর্ণ।**