Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự thư giãn giòn-plastic của ứng suất không phù hợp trong hệ Si(001)/Si1 − x Ge x
Tóm tắt
Một nghiên cứu cho thấy các mẫu phát quang bị căng của Si(001)/Si1 − x Ge x với nồng độ germanium lên đến 16% chứa các vết nứt vi mô. Khác với các vết nứt thông thường, các vết nứt vi mô được đặc trưng bởi những vết nứt một phần của lớp nền không vuông góc với mặt phẳng của tấm và được phát hiện thông qua các kỹ thuật phân tích X-quang được thiết kế đặc biệt. Trong một lớp SiGe dày 60 nm với nồng độ germanium là 5%, các vết nứt vi mô riêng lẻ xuất hiện ở các mẫu gần cạnh của cùng một loại, và dấu vết của các vết nứt vi mô này trùng với các đường gợn sóng của bề mặt tăng trưởng gồ ghề. Khi nồng độ germanium tăng lên, trước tiên, số lượng các vết nứt vi mô gần các cạnh của mẫu tăng lên, trong khi cấu trúc tăng trưởng gồ ghề gần như hoàn toàn biến mất, và sau đó các vết nứt vi mô xuất hiện cả ở vùng trung tâm của mẫu, dẫn đến việc mất độ cong của cấu trúc trong vùng này mà không có các dấu hiệu rõ ràng của sự thư giãn plastic. Đồng thời, ngay cả một lớp mỏng (20 nm) của SiGe cũng thể hiện cấu trúc theo từng lớp, và sự tán xạ khuếch tán gần đỉnh của lớp SiGe tăng lên, chỉ ra sự tồn tại của các mảnh của lớp bị sai lệch lên tới ±0.015°; cường độ của sự tán xạ khuếch tán có thể chiếm tới 0.5% cường độ của lớp. Phân tích không gian về phát quang của các mẫu có vết nứt vi mô cho thấy sự xuất hiện của các vết nứt vi mô hầu như không ảnh hưởng đến vị trí đỉnh và độ rộng một nửa của đường phát xạ của lớp SiGe. Trong khi đó, cường độ phát xạ exciton từ cả lớp SiGe và khối silicon cũng có sự thay đổi đáng kể (nhiều lần) khi chuyển sang các vùng có vết nứt vi mô. Tất cả các hiện tượng quan sát được có thể được giải thích theo giả định rằng, giữa các giai đoạn mất mặt phẳng của mặt phẳng tinh thể hóa và sự phát triển của sự thư giãn plastic của các ứng suất không phù hợp, tồn tại một giai đoạn tăng trưởng sớm chưa được biết đến mà trong đó nồng độ các khoảng trống không cân bằng tăng lên từ bốn đến năm bậc độ và sau đó các khoảng trống ngưng tụ thành các vi lỗ.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
F. Bugge, U. Ziemer, M. Sato, M. Weyers, and G. Tränkle, J. Cryst. Growth 183, 511 (1998).
J. C. Bean, Proc. IEEE 80, 571 (1992).
S. C. Jain, M. Willander, and H. Maes, Semicond. Sci. Technol. 11, 641 (1996).
D. J. Eaglesham, E. P. Kvam, D. M. Maher, C. J. Humphreys, and J. C. Bean, Philos. Mag. A 59, 1059 (1989).
E. P. Kvam, D. M. Maher, and C. J. Humpreys, J. Mater. Res. 5, 1900 (1990).
Yu. B. Bolkhovityanov, A. S. Deryabin, A. K. Gutakovskii, M. A. Revenko, and L. V. Sokolov, Semiconductors 40(3), 319 (2006).
J. A. Floro, E. Chason, S. R. Lee, R. D. Twesten, R. Q. Hwang, and L. B. Freund, J. Electron. Mater. 26, 969 (1997).
T. M. Burbaev, E. A. Bobrik, V. A. Kurbatov, M. M. Rzaev, N. N. Sibel’din, V. A. Tsvetkov, and F. Schäffler, JETP Lett. 85(7), 331 (2007).
J. Stangl, V. Holy, and G. Bauer, Rev. Mod. Phys. 76, 725 (2004).
C. Teichert, Phys. Rep. 365, 335 (2002).
V. S. Bagaev, V. S. Krivobok, V. P. Martovitsky, and A. V. Novikov, JETP 109(6), 997 (2009).
A. Krost, G. Bauer, and J. Woitok, in Optical Characterization of Epitaxial Semiconductor Layers, Ed. by G. Bauer and W. Richter (Springer, Berlin, 1996), p. 429.
C. M. H. Driscoll, A. F. W. Willoughby, J. B. Mullin, and B. W. Straughan, Conf. Ser.-Inst. Phys., No. 24, 275 (1975).
K. Muraki, S. Fukatsu, Y. Shiraki, and R. Ito, Appl. Phys. Lett. 61, 557 (1992).
P. Disseix, J. Leymarie, A. Vasson, A.-M. Vasson, C. Monier, N. Grandjean, M. Leroux, and J. Massies, Phys. Rev. B: Condens. Matter 55, 2406 (1997).
V. P. Martovitsky, V. I. Kozlovsky, P. I. Kuznetsov, and D. A. Sannikov, JETP 105(6), 1209 (2007).
R. D. Shannon, Acta Crystallogr., Sect. A: Cryst. Phys., Diffr., Theor. Gen. Crystallogr. 32, 751 (1976).
P. Venezuela, G. M. Dalpian, A. J. R. da Silva, and A. Fazzio, Phys. Rev. B: Condens. Matter 65, 193306 (2002).
D. B. Aubertine, M. A. Mander, N. Ozguven, A. F. Marshall, P. C. McIntyre, J. O. Chu, and P. M. Mooney, J. Appl. Phys. 92, 5027 (2002).
P. M. Fahey, P. B. Griffin, and J. D. Plummer, Rev. Mod. Phys. 61, 289 (1989).
M. Itsumi, M. Tomita, and M. Yamawaki, J. Appl. Phys. 78, 1940 (1995).
M. Kato, T. Yoshida, Y. Ikeda, and Y. Kitagawara, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 5597 (1996).
L. Fedina, O. I. Lebedev, G. Van Tendeloo, J. Van Landuyt, O. A. Mironov, and E. H. C. Parker, Phys. Rev. B: Condens. Matter 61, 10336 (2000).