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晶格不匹配

晶格不匹配,通常稱為晶格失配,是指在半導體製造過程中,當在某種單晶襯底上生長另一種物質的單晶層時,由於這兩種物質的晶格常數不同,會在生長界面附近產生應力,進而產生晶體缺陷——失配位錯。這種由於襯底和外延層的晶格常數不同而產生的失配現象稱為晶格失配。

晶格失配度是描述襯底和外延膜晶格匹配的參量,它和熱膨脹係數失配不同程度地影響晶體的外延生長,可能在外延層中產生大量缺陷,甚至無法生長單晶,從而影響器件的性能和壽命。

晶格不匹配的原因包括:

底材晶格與薄膜晶格不匹配:當膜厚達到一定程度時,薄膜晶粒的尺寸會超過基底晶粒的尺寸,這時就會出現因尺寸差異而產生的應力,從而導致位錯的產生。

材料的應力:當應力超過晶格的強度限制時,位錯就會在材料中形成。此外,如果材料的質量不好,組裝過程中容易受到外界的應力和變形,從而導致位錯的產生。

溫度和物質結構的變化:在高溫下,物質的結構和晶格會受到影響,因此在薄膜組裝中,溫度也是產生位錯的一個重要因素。冷卻速度過快或溫度不均勻也容易導致位錯的出現。