ign="justify"> яке визначає параметр ac. Рівняння (4) фактично являє собою умова рівноваги твердофазной реакції обміну
+ InP lt;= gt; GaP + InAs. (5)
Тоді, використовуючи системи рівнянь (2) і (3), ми можемо висловити ac через константи рівноваги реакцій утворення бінарних сполук
, (6)
У разі зростання стехіометричного з'єднання потоки атомів III і V груп, що йдуть на зростання, рівні. Відповідно до закону збереження мас, можна записати наступний вираз:
, (7)
де F0 - падаючі потоки атомів або молекул на поверхню росту (зовнішні потоки), Fi - переіспаренние потоки, що створюють рівноважні парціальні тиску елементів над поверхнею зростання.
Співвідношення мольних часток компонентів четверного розчину x і y також визначається співвідношенням потоків, що йдуть на зростання:
, (8)
, (9)
Використовуючи (8) і (9), ми можемо записати (7) тільки через потоки In і P
, (10)
Висловлюючи потік через тиск за формулою
(11)
Де Рi - відповідне потоку тиск, mi - молекулярна маса, і використовуючи (2), одержуємо
. (12)
Тепер, задаючи падаючі потоки Ga і P:,, а також склад четверного сполуки, т. е. значення x і y, можна знайти рішення цього рівняння відносно. Підставляючи знайдені значення в систему рівнянь (2), ми знаходимо все тиску, відповідні переіспаренним потокам, - PGa, PIn, PAs2, а потім, скориставшись (11), знайдемо і самі переіспаренние потоки. Далі використовуючи рівняння (8) і (9), знаходимо необхідні падаючі потоки In і As: і.
Таким чином, встановлені всі зовнішні потоки елементів III і V груп, необхідні для отримання четверного твердого розчину GaxIn1-xPyAs1-y певного складу, а також переіспаренние потоки елементів.
Розрахунки, засновані на побудованій термодинамічної моделі
Константи рівноваги реакцій утворення бінарних сполук, що використовуються при розрахунках, бралися з роботи [4], а параметри взаємодії бінарних сполук в потрійних твердих розчинах - з роботи [5].
Результати розрахунків у разі вирощування розчину GaPyAs1-y на підкладці GaAs представлені на рис. 1 і 2. Розрахунки були виконані в припущенні, що на поверхні GaAs утворюється упругонапряженний шар GaPyAs1-y, постійна кристалічної решітки якого в площині росту визначається постійною решітки GaAs. При даних розрахунках враховувалося вплив зміни вільної енергії Гіббса освіти бінарних сполук у разі упругонапряженного зростання на константи рівноваги реакцій згідно [7].
На рис. 1 показано співвідношення між часткою зовнішнього потоку P в сумарному потоці елементів V групи і мольной часткою P в вирощувати з'єднанні потрійного розчину при фіксованих зовнішніх потоках As2 і Ga і різних температурах вирощування. На малюнку для порівняння наведені експериментальні дані, взяті з роботи [6], і результати розрахунку з роботи [2], в якій не враховувався вплив пружних напружень на вільну енергію Гіббса освіти бінарних сполук. З малюнка видно, що облік впливу пружних напружень призводить до кращого згодою теоретичних і експериментальних даних.
Рис. 1. Співвідношення між часткою зовнішнього потоку фосфору в сумарному зовнішньому потоці елементів V групи і складом зростаючого з'єднання GaPyAs1-y [= 1014 (см2? С) - 1,=3? 1014 (см2? С) - 1] при температурах підкладки T, ° C: 1 - 400, 2 - 500, 3 - 600. Штриховий лінією показані результати розрахунку з роботи [2]. Символами відзначені експериментальні дані [6].
Рис. 2. Залежність коефіцієнта вбудовування фосфору від складу зростаючого з'єднання GaPyAs1-y [= 1014 (см2? С) - 1, T=520 ° C] при зовнішніх потоках миш'яку, (см2? С) - 1: 1 - 1014, 2 - 3 ? +1014, 3 - 1015.
На рис. 2 наведено залежності коефіцієнта вбудовування фосфору KP2, визначеного як відношення частини падаючого потоку P, вбудовуються в зростаючий шар, до повного падаючому потоку P, від складу вирощуваного шару при фіксованому потоці=1014 (см2? С) - 1 для різних значень за умови збагачення по елементам V групи
(+) gt;.
Коефіцієнт вбудовування фосфору визначається наступним виразом при T lt; 620 ° C:
(15)
В області складів з малою мольной часткою P при наближенні величини до величини y/2 коефіцієнт вбудовування виявляється близьким до 1, т. е. практично весь падаючи...
