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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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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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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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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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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
本帖内容被屏蔽

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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?
27楼2012-04-11 09:08:26
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普通回帖

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,
2楼2012-04-02 14:37:55
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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?
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
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~
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~
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?
9楼2012-04-04 09:26:02
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