Growth of crystals with bent crystalline lattice in amorphous semiconductor films

Abstract

Crystallization of amorphous films of gallium, indium and antimony chalkogenides (Sb₂S₃, ln₂Se₃, Ga₂Te₃ and Sb₂Te₃) has been investigated to elucidate the crystallization character and to determine conditions favoring the growth of crystals with bent crystalline lattice. It has been found that the lattice bending of crystals formed during the crystallization of amorphous films under heating by electron beam in the electron microscope column is observed in crystals with orthorhombic and hexagonal lattices (Sb₂S₃ and Sb₂Te₃). The bending absolute magnitudes are larger in crystals with hexagonal lattice where they rich 160 grad/μm. The crystals with bent lattice appear mainly at fast heating of amorphous film when the rate of crystal growth in the film plane exceeds 1 μm/s. The crystal lattice bending increases as the amorphous film thickness diminishes. When heating slowly Sb₂S₃ films by electron beam, it has been revealed that at initial stages, very thin crystals with unbent lattice appear in the film subsurface layer; crystal lattice bending takes place during the crystal thickness increase.

Досліджено кристалізацію аморфних плівок халькогенідів галію, індію та стибію (Sb₂S₃, ln₂Se₃, Ga₂Te₃ та Sb₂Te₃) з метою з'ясування характеру їхньої кристалізації та виявлення умов, що сприяють росту кристалів з вигнутою кристалічною граткою. Встановлено, що вигин кристалічної гратки кристалів, що утворюються при кристалізації аморфних плівок при їх нагріванні електронним променем безпосередньо у колоні електронного мікроскопа, спостерігається у кристалах з орторомбічною та гексагональною гратками (Sb₂S₃ та Sb₂Te₃). Абсолютні значення вигину є більшими у кристалах з гексагональною граткою, де вони досягають 160 град/мкм. Кристали з вигнутою граткою виникають переважно при швидкому нагріванні аморфної плівки, коли швидкість росту кристалів у площині плівки 21 мкм/с. Вигин гратки кристалів збільшується зі зменшенням товщини аморфної плівки. При повільному нагріванні плівок Sb₂S₃ електронним променем виявлено, що спочатку у приповерхневому шарі плівки виникають дуже тонкі кристали з невигнутою граткою; згинання їхньої кристалічної гратки відбувається у процесі збільшення товщини кристалів.

Исследована кристаллизация аморфных пленок халькогенидов галлия, индия и сурьмы (Sb₂S₃, ln₂Se₃, Ga₂Te₃ и Sb₂Te₃) с целью выяснения характера их кристаллизации и установления условий, способствующих росту кристаллов с изогнутой кристаллической решеткой. 'Установлено, что изгиб кристаллической решетки кристаллов, образующихся при кристаллизации аморфных пленок при их нагреве электронным пучком непосредственно в колонне электронного микроскопа, наблюдается в кристаллах с орторомбической и гексагональной решетками (Sb₂S₃ и Sb₂Te₃). Абсолютные значения изгиба больше в кристаллах с гексагональной решеткой, где они достигают 160 град/мкм. Кристаллы с изогнутой решеткой преимущественно возникают при быстром нагреве аморфной пленки, когда скорость роста кристаллов в плоскости пленки 21 мкм/с. Изгиб решетки кристаллов увеличивается с уменьшением толщины аморфной пленки. При медленном нагреве пленок Sb₂S₃ электронным пучком обнаружено, что сначала в приповерхностном слое пленки возникают очень тонкие кристаллы с неизогнутой решеткой; изгиб их кристаллической решетки происходит в процессе увеличения толщины кристаллов.