Гетероэпитаксия

Гетероэпитаксия (англ. heteroepitaxy; от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и «эпитаксия») — вид эпитаксии, когда растущий слой отличается по химическому составу от вещества подложки^[1]. Процесс возможен только для химически не взаимодействующих веществ: например, так изготавливают интегральные преобразователи со структурой кремний на сапфире.

Диаграмма, показывающая рост гетероэпитаксиальных плёнок:
a) соразмерный рост при совпадении параметров решёток;
b) интенсивный псевдоморфный рост;
c) рост по дислокации

Описание

Так как подложка и плёнка состоят из разных материалов, идеальный соразмерный рост, происходящий при полном совпадении параметров кристаллической решетки, маловероятен. Чаще всего кристаллическая структура плёнки и подложки отличаются друг от друга. Это различие структур характеризуется таким количественным параметром, как несоответствие решёток, определяемое как относительная разность их постоянных^[1]:
${\displaystyle \varepsilon ={\frac {b-a}{a}}}$

Небольшие несоответствия решёток могут быть адаптированы за счет упругих напряжений, то есть за счет деформации решётки таким образом, что напряжённая решётка сохраняет периодичность подложки в плоскости границы раздела, но в перпендикулярном направлении приобретает иную периодичность, сохраняя при этом объем элементарной ячейки. Этот тип роста называется псевдоморфным^[1].

При больших несоответствиях решеток напряжение достигает такой величины, что его релаксация возможна лишь через возникновение дислокаций несоответствия, возникающих на границе раздела. Легко показать, что расстояние между дислокациями равно^[1]
${\displaystyle d={\frac {ab}{|b-a|}}}$

Технология гетероэпитаксии используется для выращивания гетероструктур, например, таких, как нитрид галлия на сапфире, алюминий-галлий-фосфид индия (AlGaInP) на арсениде галлия (GaAs)^[1].