Влияние анизотропии упругих свойств на спинодальный распад в твердых растворах полупроводников типа A3 B5 и A2 B6
Диссертация
Для кристаллов гексагональной симметрии определены параметры анизотропии, позволяющие выделить направления наилегчайшего сжатия. Получены выражения как для упругой энергии модулированных структур в объемных образцах, так и для упругой энергии модулированной структуры на поверхности эпитаксиальной пленки. В отличие от кристалла кубической симметрии, имеются два параметра анизотропии, соотношение… Читать ещё >
Содержание
- 1. Структуры с модулированным составом в объемных твердых растворах полупроводников
- 1. 1. Введение
- 1. 2. Свободная энергия неоднородного твердого раствора
- 1. 3. Упругая энергия неоднородного твердого раствора
- 1. 4. Мягкая мода флуктуации состава в объемном твердом растворе
- 1. 5. Конечное состояние распавшегося твердого раствора
- 2. Гексагональные структуры
- 2. 1. Введение
- 2. 2. Модуль Юнга гексагонального кристалла
- 2. 3. Параметры анизотропии
- 2. 4. Упругая энергия флуктуации состава в объемном твердом растворе
- 2. 5. Упругая энергия неоднородного эпитаксиального слоя на подложке
- 3. Влияние тетрагональной деформации эпитаксиального слоя на критическую температуру спинодального распада
- 3. 1. Введение
- 3. 2. Упругая энергия эпитаксиального слоя твердого раствора в присутствии тетрагональной деформации
- 3. 3. Химическая энергия эпитаксиального слоя твердого раствора
- 3. 4. Фазовая диаграмма спинодального распада
- 3. 5. Критическая температура спинодального распада
- 4. Поля упругих смещений вблизи низкоразмерных структур
- 4. 1. Введение
- 4. 2. Тонкий псевдоморфный слой
- 4. 3. Тонкий псевдоморфный цилиндр
- 4. 4. Псевдоморфный шар
- 4. 5. Формирование контраста в просвечивающем электронном микроскопе
- 4. 6. Пример анализа реальной структуры с квантовыми точками
Список литературы
- Ландау, Л.Д., Лифшиц, ЕЖ.Электродинамика сплошных сред, М., Наука. 1982.
- Хачатурян, А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов. М., Наука. 1974.
- Cahn, J.W. Spinodal decomposition Trans. Met. Soc. 1968. V. 242. P. 166−180.
- Ipatova, I.P., Malyshkin, V.G., Shchukin, V.A. J. Appl. Phys., 74 (1993) 7198.
- Ипатова, И.П., Конников, С.Г., Лифшиц, М.Б., Маслов, А. Ю. Влияние релаксации поверхности на спинодалъный распад в тонких пленках. 5-я Российская конференции по физике полупроводников. Тезисы докладов т.1, стр. 123, Н. Новгород, 2001.
- Ipatova, I.P., Konnikiov, S.G., Lifchits, М.В., Maslov, A.Yu. Effect of surface overlay anisortopy on spinodal decomposition of semiconductor alloy epitaxial films. Russian-German Seminar on modern physics, Abstract, p.12, St. Petersburg, 2001.
- Ipatova, I.P., Konnikiov, S.G., Lifchits, M.B. and Maslov, A.Yu. Spinodal decomposition of the Anisotropic Semiconductor Alloy Overlayer. 3-rd International Conference «Physics of Low-Dimensional Structures», Chernogolovka, pp.31−32, 2001.
- Ipatova, I.P., Lifchits, М.В., Maslov, A.Yu. Surface Tetragonal Strain Effect on Semiconductor Alloy Spinodal Decomposition. Physics of Low-Dimensional Structures, Vols. 9/10, pp. 81−95, 2002.
- Ipatova I.P., Malyshkin V.G., and Shchukin Y.A. Compositional elastic domains in epitaxial layers of phase-separating semiconductor alloys. Phil. Mag. B. -70, N. 41 994) 557.
- Ландау, Л.Д., Лифшиц, E.M. Теория упругости. M. Наука. 1987.
- Grundmann, М., Stier, О. and Bimberg, D. InAs/GaAs pyramidal quantum dots: Strain distribution, optical phonons, and electronic structure. Phys. Rev. B, 521 995) 11 969.
- G.C.Osbourne, InxGa-xAs — InyGai-yAs strained-layer superlattices: A proposal for useful, new electronic materials. Phys. Rev. B, 27 (1983) 5126.
- Леденцов H.H., Устинов B.M., Щукин В. А., Копьев П. С., Алферов Ж. И., Бим-берг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. ФТП, 32 (1998) 385.
- Ипатова, И.П., Кашевник, М.В., Субашиев, А. В. Тезисы Всесоюзной конференции по Тройным полупроводникам и их применениям. Кишенев, 8−10 октября 1979 г. Под редакцией С. И. Радауцяна. Штинница, Кишенев. 1979.
- Cahn, J.W. On spinodal decomposition. Acta Met. 9 (1961) 795.
- Cahn, J.W. On spinodal decomposition in cubic crystal. Acta Met. 10 (1962) 179.
- Khachaturyan, A.G. Theory of structural transformations in solids. John Wiley and Sons. New York. 1983.
- Вавилова JI.С., Капитонов В. А., Лившиц Д. А., Лютецкий А. В., Мурашова А. В., Пихтин Н. А., Скрынников Г. В., Тарасов И. С. Фотолюминесцентные и электролюминесцентные свойства спонтанно формирующихся периодических InGaAsP-структур. ФТП 34 (2000) 325.
- Zunger, A., and Mahajan, S. In: Handbook on Semiconductors. Edited by T.S. Moss. У. 3, edited by S. Mahajan. Elsevier Science. Amsterdam. 1994. P. 1399.
- Kuo, L.H., Salamanca-Riba, L., Wu, B.J., DePuydt, J.M., Haugen, G.M., Cheng, H., Guha, S., and Haase, M.A. Composition modulation in lattice-matched Zn-xMgxSySe^y /ZnSe buffer layer/GaAs heterostructures. Appl. Phys. Lett. 65, No. 10 (1994)1230.
- Muller, E.K., and Richards, J.L. Miscibility of III-V semiconductors studied by flash evaporation. J. Appl. Phys. 35, No. 4 (1964) 1233.
- Gratton, M.F., and Wooley, J.C. J. Electronic Mater. 2 (1973) 455.
- Nakjima, K., Osamura, K., Yasuda, K., and Murakami, Y. The pseudoquaternary phase diagram of the Ga — In — As — Sb system. J. Cryst. Growth. 41, No. 1 (1977) 87.
- Nahory, R.E., Pollock, M.A., Beebe, D.E., De-Winter, J.C., and Ilegems, M. The liquid phase epitaxy of AlyGai-yAsixSbx and the importance of strain effects near the miscibility gap. J. Electrochem. Soc. 125, No. 7 (1978) 1053.
- Берт Н.А., Вавилова J1.C., Ипатова И. П., Капитонов В. А., Мурашова А. В., Пихтин Н. А., Ситникова А. А., Тарасов И. С., Щукин В. А. Спонтанно формирующиеся периодические InGaAsP структуры с модулированным составом. ФТП. 33 (1999) .
- Henoc, P., Izrael, A., Quillec, М. and Launois, Н. Composition modulation in liquid phase epitaxial Ini^.xGaxAsyPi-y layers lattice matched to InP substrate. Appl. Phys. Lett. 40, No. 11 (1982) 963.
- Glas, F., Treacy, M.M.J., Quillec, M., and Launois, H. Liquid phase epitaxial growth of InxGai-xAs/InP near solid instability. J. Phys. (Paris) 43, No. 12 (1982) C5−3.
- Mahajan, S., Dutt, B.V., Temkin, H., Cava, R.J., and Bonner, W.A. Spinodal decomposution in InGaAsP epitaxial layer. J. Cryst. Growth. 68, No. 2 (1984) 589.
- Ueda, 0., Komiya, S., Yamakoshi, S., Umebu, I., and Akita, K. Jap. J. Appl. Phys. 22, Suppl. 22−1 (1983) 243.
- Norman, A.G., and Booker, G.R. Transmission electron microscope and transmission electron diffraction observations of alloy clustering in liquid-phase epitaxial (001) GalnAsP layers. J. Appl. Phys. 57, No. 10 (1985) 4715. ¦
- McDevitt, T.L., Mahajan, S., Laughlin, D.E., Bonner, W.A., and Keramidas, V.G. Two-dimensional phase separation in Ini^.xGaxAsyPi^y Phys. Rev. B. 45, No. 12 (1992) 6614.
- Chu, S.N.G., Nakahara, S., Strege, K.E., and Johnston, W.D., Jr. Surface layer spinodal decomposition in Ini^xGaxAsyPi^y and Ini^xGaxAs growth by hydride transport vapor-phase epitaxy. J. Appl. Phys. 57, No. 10 (1985) 4610.
- Jun, S.W., Seong, T.-Y., Lee, J.H. and Lee, B. Naturally formed InxAli-xAs/InyAli^yAs vertical superlattices. Appl. Phys. Lett. 68, No. 24 (1996) 3443.
- Ueda, 0., Takikawa, M., Takechi, M., Komeno, J., and Umebu, I. Transmission electron microscopy observation of InGaP crystals grown on (001) GaAs substrates by metalorganic chemical vapor deposition. J. Cryst. Growth. 93 (1988) 418.
- Ueda, O., Fujii, T., Nakada, Y., Yamada, H., and Umebu, I. TEM investigation of modulated structures and ordered structures in InAlAs crystals grown on (001) InP substrates by molecular beam epitaxy. J. Cryst. Growth. 95 (1989) 38.
- Ferguson, I.T., Norman, A.G., Seong, T.Y., Booker, G.R., Thomas, R.H., Phillips, C.C., and Stradling, R.A. Molecular beam epitaxial growth of InAsSb strained layer superlattices. Can nature do it better? Appl. Phys. Lett. 59, No. 25 (1991) 3324.
- Cheng, K.Y. Hsieh, K.-C. and Baillargeon, J.N. Formation of lateral quantum wells in vertical short-period superlattices by strain-induced lateral-layer ordering process. Appl. Phys. Lett. 60, No. 23 (1992) 2892.
- Seong, T.-Y., Norman, A.G., Ferguson, i.T., and Booker, G.R. Transmission electron microscopy and transmission electron diffraction structural studies of heteroepitaxial InAsySbiy molecular-beam epitaxial layers. J. Appl. Phys. 73, No. 12. (1993) 8227.
- Wu, B.J., De Puydt, J.M., Haugen, G.M., Hofler, G.E., Haase, M.A., Cheng, H., Guha, S., Qiu, J., Kuo, L.H., and Salamanca-Riba, L. Wide band gap MgZnSSe grown on (001) GaAs by molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 66, No. 25 (1995) 3462.
- De Cremoux, B., Hirtz, P., and Ricciardi, J. in: GaAs and related compounds 1980. Edited by H.W. Thim. Inst. Phys. Conf. Ser. No. 56. The Institute of Physics, London. (1981) 115.
- De Cremoux, B. Instability criteria in ternary and quaternary III-V epitaxial solid solutions. J. Phys. (Paris) 43, No. 12 (1982) C5−19.
- Stringfellow, G.B. Micibility gaps in quaternary III/V alloys. J. Cryst. Growth. 58 (1982) 194.
- Onabe, K. Unstable region in III-V quaternary solid solution composition plane calculated with strictly regular solution approximation. Jap. J. Appl. Phys. 21, No. 6 (1982) L323.
- Stringfellow, G.B. Spinodal decomposition and clusterng in III/V alloys. J. Electronic Mater. 11, No. 5 (1982) 903.
- Stringfellow, G.B. Immiscibility and spinodal decomposition in III/V alloys. J. Cryst. Growth. 65 (1983) 454.
- Roitburd, A.L. In: Solid State Physics. Advances in Research and Applications. V. 33. P. 317. Edited by H. Ehrenreich, F. Seitz, and D. Turnbull. Academic Press. New York. 1978.
- Eshelby, J.D. The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems. Proc. R. Soc. London. Ser. A. 241 (1957) 376.
- Khachaturyan, A.G. Elastic strain during decomposition of homogeneous solid solution periodic distribution of decomposition product. Phys. Stat. Sol. 35, No. 1 (1969) 119.
- Ландау, JI.Д., Лифшиц, Е.М. Статистическая физика. Часть 1. М. Наука. 1976.
- Kaiisch, H., Lunenburger, M., Hamadeh, H., Xu, J., Heuken, M. Optimized metalorganic vapor phase epitaxy of ZnMgSSe heterostructures, J. Cryst., Growth. 184/185 (1998) 129.
- Hamadeh, H., Lunenburger, M., Kaiisch, H., Heuken, M. Characterisation of ZnMgSSe/ZnSe quantum wells grown by MOVPE, J. Cryst. Growth. 184/185 (1998) 867.
- Sorokin, V.S., Sorokin, S.V., Kaygorodov, V.A., Ivanov, S.V. Instability and immiscibility regions in MgxZni-xSySei-y alloys, J. Cryst. Growth. 214/215 (2000) 130.
- Karpov, S.Yu. Suppression of phase separation in InGaN due to elastic strain, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3 (1998) 16.
- R Singh, D Doppalapudi, TD Moustakas, LT Romano, Phase separation in InGaN thick films and formation of InGaN/GaN double heterostructures in the entire alloy composition, Appl. Phys. Lett. 70, No. 9 (1997) 1089.
- El-Masry, N.A., Piner, E.L., Liu, S.X., Bedair, S.M. Phase separation in InGaN grown by metalorganic chemical vapor deposition, Appl. Phys. Lett. 72, No. 1 (1998) 40.
- Sato, Y., Sato, S. Hydride Vapor Phase Epitaxy of InxGai-xN Thin Films, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 7A (1997) 4295.
- Nakamura, S. RT-CW Operation of InGaN multi-quantum-well structure laser diodes, Mater. Sci. Eng. B 50, 1/3 (1997) 272.
- Yu, P.Y., Cordona, M. Fundamentals of Semiconductors, Springer, 2001.
- Jaffe, J.E., Pandey, R. and Zapol P. Ab initio prediction of GaN (101-bar0) and (110) anomalous surface relaxation Phys. Rev. 53 (1996) 4209.
- Filippetti, A., Fiorentini V., Cappellini, G., Bosin, A. Anomalous relaxations and chemical trends at III-V semiconductor nitride nonpolar surfaces. Phys. Rev. 59 (1999) 8026.
- Berlincourt, D., Jaffe, H. and Shiozawa, L.R. Electroelastic Properties of the Sulfides, Selenides, and Tellurides of Zinc and Cadmium. Phys. Rev. 129 (1963) 1009.
- Zubov, V.G., Sysoev, L.A. and Firsova, M.M. Soviet Phys. -Cryst. 12 (1967) 67.
- McNeil, L. E, Grimsditch M., French R.H., J. Am. Ceram. Soc. 76, 5 (1993) 1132.
- Kim, K., Lambrecht, W.R.L., Segall, B. Elastic constants and related properties of tetrahedrally bonded BN, AIN, GaN and InN. Phys. Rev. B 53, 24 (1996) 16 310.
- Polian, A., Grimsditch, M., Grzegory, I. Elastic constants of gallium nitride, J. Appl. Phys. 79, 6 (1996) 3343.
- Dobrzynski, L., Maradudin, A. Surface contribution to the low-temperature specific heat of a hexagonal crystal. Phys. Rev. B, 14 (1976) 2200.
- Zunger, A., Mahajan, S. in Handbook on Semiconductors. Ed. T.S.Moss. Elsevier, Amsterdam, 3 (1994) 1399.
- Portz, K., and Maradudin, A.A. Surface contribution to the low-temperature specific heat of a cubic crystal. Phys. Rev. B. 16, No. 8 (1977) 3535.
- Вавилова Jl.С., Капитонов В. А., Мурашова A.B., Пихтин H.A., Тарасов И. С., Ипатова И. П., Щукин В. А., Берт H.A., Ситникова A.A. Спонтанно формирующиеся периодические InGaAsP -структуры с модулированным составом. ФТП 33 (1999) 1108.
- Wang, X.-L., Voliotis, V., Grousson, R., Ogura, M. Improved heterointerface quality of V-shaped AlGaAs/GaAs quantum wires characterized by atomic force microscopy and micro-photoluminescence. Journal of Crystal Growth, 213, No. 1−2 (2000) 19.
- Ilegems, M. and Panish, M.B. Phase equilibriua in III-V quaternary systems — application to AI Ga — P — As. J. Phys. Chem. Solids. 35 (1974) 409.
- Landolt-Bornstein, V. 17a. (Semiconductors). Edited by O. Madelung, Springer. New York (1982).
- Agrawal, B.K., Srivastava, P., Agrawal, S. First-principles calculation of electron surface states of the zinc-blende GaN (110) surface. Surf. Sei. 405 (1984) 54.
- Panish, M.B., and Ilegems, M. Phase equilibria in ternary III-V systems. In: Progress oj Solid State Chemistry, 7. Edited by H. Reiss and J.O. McCaldin, Pergamon Press, New York (1972) 39.
- Reimer, L. Transmission Electron Microscopy Springer-Verlag Berlin Heidelberg (1989).
- Hairer, E., Norsett, S.P., Wanner, G. Solving ordinary differential equations. Nonstijf Problems Springer-Verlag, Berlin (1987).