Si(001) 위에 층단위로 성장한 Ge 필름의 미세구조 및 변형 완화

우리는 Si (001) 표면 위에 층단위로 성장한 Ge 필름의 미세구조를 연구하였습니다. 성장 방식은 Stranski-Krastanov 방식(3개의 단일층을 층 단위로 성장한 후 섬 형성)에서 1개의 단일층 비소로 표면을 패시베이션하여 층단위 성장 방식으로 변경되었습니다. 이러한 성장 형태의 변화는 변형 완화 기구에 급격한 변화를 가져옵니다. 맨바닥 Si에서 성장한 필름과 달리, 이 필름은 약 10개의 단일층 두께까지 의사형상이 유지됩니다. 12개의 단일층 두께에서 우리는 변형으로 인한 결함의 파괴적인 형성을 관찰합니다. 이들은 기판에 수직으로 기울어진 여러 개의 111 면으로 구성됩니다. 결함은 ssV 모양이며, 따라서 필름이 성장함에 따라 점진적으로 불일치를 완화시킵니다. 50개의 단일층 두께에서, 우리는 ssV 모양의 결함이 Si 기판으로 내려가는 전위의 핵 생성 지점 역할을 한다는 것을 관찰합니다. 이 전위는 이후 필름을 통해 미스핏을 완화하기 위해 미끄러집니다. 따라서 미스핏은 Ge 층에 위치한 ssV 모양의 결함과 Si 기판에 위치한 엣지 전위에 의해 부분적으로 완화됩니다. 두꺼운 필름의 경우, 대부분의 ssV 모양 결함이 기판에 방향성이 있는 Ge로 덮여 있지만, 또한 필름 전체에 걸쳐 쌍체와 쌓임 결함을 생성하였습니다. 이 작업은 '정상' 성장 동안 변형 완화에 대한 이해에 근본적인 함의를 가집니다. 실제로, 이것은 이른바 비판 두께가 변형 완화 결함의 형성 에너지(일반적으로 전위)를 고려해야 하며, 결함을 이동하는 에너지만을 고려해서는 안 된다는 것을 보여줍니다.