Simulation de la croissance cristalline hétéroépitaxiale au-delà du modèle solide sur solide : Etude des surfaces parfaites et imparfaites

Abstract

Nous avons mis au point un simulateur à l’échelle atomique de la croissance cristalline hétéroépitaxiale à fort désaccord de maille. Nos simulations associent la technique de Monte Carlo pour le déroulement temporel de la croissance et le modèle énergétique du champ de force de valence pour déterminer les contraintes et les déformations dans le système. Un nombre important de configurations et de mouvements atomiques a été considéré en particulier les positions interstitielles. Dans ces dernières, les atomes peuvent être réincorporés dans le cristal parfait par le biais de réactions en présentant une liaison pendante vers les couches inférieures. Cette hypothèse va au-delà classique solide sur solide. Les résultats de nos simulations montrent la formation de cavités délimitées par les facettes (111) sur lesquelles une croissance est observée. La croissance ne se fait pas le font des cavités mais sur les plans des facettes. Nous observons ainsi le remplissage des facettes opposées des vallées qui finissent presque par se rejoindre, laissant des défauts à l’intérieur du volume, ou donnant germination à des dislocations. L’analyse de l’intensité RHEED et la rugosité des surfaces a montré que le mode de croissance est de type Stranski-Krastanov dans la filière CdTe-GaAs. L’étude des surfaces imparfaites a exhibé une grande localisation des défauts aux bords des marches atomiques qui sont des zones de fortes contraintes.