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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 功能薄膜 » 请教异质外延生长晶体薄膜的晶向与衬底材料晶向的关系~【回答有帮助的送红花】
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MANOWAR

金虫 (正式写手)

[交流] 请教异质外延生长晶体薄膜的晶向与衬底材料晶向的关系~【回答有帮助的送红花】已有10人参与

首先抱怨一下，小木虫论坛火热，在线会员及访客数量庞大，但是很多帖子回复率都很低，难道是提问寻求帮助的问题都太难了吗？每次发个帖子都准备发放金币，结果到最后基本没有回复，要不就是废话，浪费了一大堆金币（虽然金币也没什么用，就是用来发的），真心希望能有些真正的高手来到小木虫为虫友答疑解惑~少扯些闲淡~什么评上“教授了，散金币”，“发了XXX，求祝贺”之类的~看起来你学历和专业知识也应该达到一定高度了，来答疑解惑不是更好吗？
言归正传，请教一个问题：在使用诸如MOCVD、MBE或者HVPE之类手段外延生长晶体薄膜时，如果衬底材料的晶向【也就是衬底表面的晶面指数】可以任意选择，那么外延出来的薄膜的晶向如何？两者对应关系是如何确定的？如果是同质外延，我想，外延的薄膜去向与衬底去向应该一致，但是如果是异质外延呢？请不吝赐教~回答有帮助的送红花以示感谢~
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1楼2012-04-02 10:15:48
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回帖置顶 ( 共有1个 )

九品墨徒

银虫 (正式写手)

不是版主
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
nofrunolif: 金币+1, 鼓励交流 2012-04-02 15:47:29
qiqiqiqi: 回帖置顶 2012-04-04 09:56:28
这个问题其实很笼统，得看具体问题。
基底的材料和取向肯定会影响薄膜的取向的。但具体有什么关系，得具体看是什么基底和什么薄膜，也就是说得看具体的材料。
结合我做的ZnO薄膜，玻璃基底、Si基底和金属缓冲层上生长的ZnO都是002取向，但结晶性肯定有差异。文献里报道的Al2O3基底生长的也都是002取向。就是说得看具体物质。
基底可能会改变取向，但是不绝对。因为影响取向的参数很多，不止基底取向性这一个，而且，基底的取向性也不一定是最主要的影响参数，也许气氛成分、基底温度等影响远远大于基底的影响。
建议多看一些具体的相关文献，
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2楼2012-04-02 14:37:55
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阿亓儿

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
衬底晶向决定外延薄膜晶向——这是毋庸置疑的。
以GaN ON Al2O3为例：
在C面生长GaN，那GaN生长出来的就是002晶向
如果你Al2O3做一个偏角，比方说30°偏角，那GaN生长就会受影响，因为沿蓝宝石C面生长，GaN与其的适配越小，键键之间更牢固，状态越稳定。

GaN on Si为例说来：
111面市三角形结构，对于6方晶系的GaN来说，最容易生长
所有生长非常规晶向的GaN，比方说 m plane 或者r plane的方法，都是选用特殊晶向Si, 利用KOH腐蚀，路出来111面和-1-1-1面等，将111面以外的晶面利用Si02保护，进入MOCVD生长，就可以只在111面生长，且此时GaN的c面朝向是非垂直的，与Si衬底平行的也就是非c面，从何得到非主流的GaN
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MANOWAR drg1984
12楼2012-04-09 14:33:00
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九品墨徒

银虫 (正式写手)

不是版主
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
蒋青松: 金币+1, 鼓励参与 2012-04-03 09:29:15
引用回帖:
3楼: Originally posted by MANOWAR at 2012-04-02 21:37:33:
你说的有道理，确实源，压强，衬底，温度等条件都有可能对外延薄膜晶向产生影响，不过我认为，衬底取向一般来说应该对于外延薄膜晶向具有非常非常重要的作用，我看过的文献也不少，不过没有涉及外延薄膜与衬底之 ...

薄膜取向和基底取向的关系，理论上只能定性地从晶格常数上进行推测，晶格常数匹配的晶面会择优生长，没有严格的“定量的”对应关系。具体实验中，制备的薄膜哪个晶面对应基底的哪个晶面，可以根据XRD、TEM等表征得知。
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MANOWAR
6楼2012-04-02 23:04:42
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hlwang10s

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
qiqiqiqi: , 鼓励积极回贴 2012-04-04 09:57:13
引用回帖:
5楼: Originally posted by MANOWAR at 2012-04-02 22:46:21:
谢谢美女~能稍微具体一些吗？制作TEM样品时不好控制，可能带来很大误差，同时TEM虽然能看到层结构，但是似乎看不到具体的晶体结构吧？美女能否给我详细说明一下，或者给提供几篇相关文献~谢谢了~

电子衍射和HRTEM即可，电子衍射分析晶体结构，HRTEM照片可以给出基体与外延薄膜的界面关系，具体的可以阅读透射电镜表征的书
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MANOWAR
上善若水，厚德载物
7楼2012-04-03 13:45:39
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clchen

禁虫 (正式写手)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
蒋青松: 金币+1, 鼓励交流 2012-04-10 08:03:28
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MANOWAR
10楼2012-04-04 15:59:45
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MANOWAR

金虫 (正式写手)
引用回帖:
21楼: Originally posted by clchen at 2012-04-10 16:04:27:
只能说那个作者没捉到长m面GaN在m面蓝定石上的条件,c面也一样.
搜到一篇m GaN on m sapphire文章:JCG 325 (2011),85.
还有一篇Epitaxy of m-GaN on nanoscale patterned c-plane sapphire substrates, Surface ...

我也感觉自由能对于原子沉积位置起着关键作用，进而影响了最终薄膜取向。
那么按着您的意思，工艺条件也是对于生长界面自由能有重要影响了？不知道这个本质上是如何影响的。不知道大侠有没有看到过相关文献有介绍呢？
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27楼2012-04-11 09:08:26
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普通回帖

MANOWAR

金虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 九品墨徒 at 2012-04-02 14:37:55:
这个问题其实很笼统，得看具体问题。
基底的材料和取向肯定会影响薄膜的取向的。但具体有什么关系，得具体看是什么基底和什么薄膜，也就是说得看具体的材料。
结合我做的ZnO薄膜，玻璃基底、Si基底和金属缓冲层 ...

你说的有道理，确实源，压强，衬底，温度等条件都有可能对外延薄膜晶向产生影响，不过我认为，衬底取向一般来说应该对于外延薄膜晶向具有非常非常重要的作用，我看过的文献也不少，不过没有涉及外延薄膜与衬底之间晶向关系的，只是提到了哪一种衬底上长出的薄膜是什么。那么我很想知道，这些科研工作者是如何测得两者晶向的对应关系的呢？比如那种表征方法？
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3楼2012-04-02 21:37:33
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hlwang10s

金虫 (小有名气)
qiqiqiqi: , 鼓励积极回贴 2012-04-04 10:01:40
引用回帖:
3楼: Originally posted by MANOWAR at 2012-04-02 21:37:33:
你说的有道理，确实源，压强，衬底，温度等条件都有可能对外延薄膜晶向产生影响，不过我认为，衬底取向一般来说应该对于外延薄膜晶向具有非常非常重要的作用，我看过的文献也不少，不过没有涉及外延薄膜与衬底之 ...

TEM表征界面结构
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上善若水，厚德载物
4楼2012-04-02 22:10:43
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MANOWAR

金虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by hlwang10s at 2012-04-02 22:10:43:
TEM表征界面结构

谢谢美女~能稍微具体一些吗？制作TEM样品时不好控制，可能带来很大误差，同时TEM虽然能看到层结构，但是似乎看不到具体的晶体结构吧？美女能否给我详细说明一下，或者给提供几篇相关文献~谢谢了~
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5楼2012-04-02 22:46:21
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MANOWAR

金虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
6楼: Originally posted by 九品墨徒 at 2012-04-02 23:04:42:
薄膜取向和基底取向的关系，理论上只能定性地从晶格常数上进行推测，晶格常数匹配的晶面会择优生长，没有严格的“定量的”对应关系。具体实验中，制备的薄膜哪个晶面对应基底的哪个晶面，可以根据XRD、TEM等表征 ...

受教了~有启发~
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8楼2012-04-04 09:24:18
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MANOWAR

金虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by hlwang10s at 2012-04-03 13:45:39:
电子衍射和HRTEM即可，电子衍射分析晶体结构，HRTEM照片可以给出基体与外延薄膜的界面关系，具体的可以阅读透射电镜表征的书

再次表示感谢~你说的电子衍射是指CBED吗？
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9楼2012-04-04 09:26:02
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