Dislocation formation in the heteroepitaxial growth of PbSe/PbTe systems
Dislocation formation in the heteroepitaxial growth of PbSe/PbTe systems
复制标题
PbSe/PbTe 系统异质外延生长中的位错形成
DOI：
10.1016/j.actamat.2023.119308
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
9.4
通讯作者：
Chen, Youping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Yang;Gu, Boyang;Diaz, Adrian;Phillpot, Simon R.;McDowell, David L.;Chen, Youping
本文采用CAC方法对PbSe/PbTe（111）和PbTe/PbSe（001）异质外延生长的动力学过程进行了多尺度模拟研究。CAC模拟分别再现了两种体系的Stranski-Krastanov生长模式和逐层生长模式; PbTe（111）上PbSe外延层的“岛”状形貌，PbTe/PbSe（001）界面内的“正方形”错配位错网络，以及PbTe/PbSe（001）系统共格界面转变为半共格界面并形成失配位错的临界厚度，所有这些都与实验观察结果非常一致。在两种PbTe/PbSe异质结生长过程中形成了四种类型的失配位错，在PbSe/PbTe（111）界面内观察到类六角形失配位错网络。生长过程，包括形成失配位错，已被可视化。已观察到位错半环从外延层表面成核。这些半环通过爬升或滑动运动向界面延伸，与其他半环相互作用，并在界面处形成失配位错网络和从界面延伸到外延层表面的螺纹位错。在这两个系统中的失配位错的主导类型被发现是那些与伯格斯矢量平行的接口，而与伯格斯矢量的失配位错倾向于接口有一个低的可能性的生成和趋于湮灭。衬底尺寸对PbSe/PbTe（111）生长过程中位错的形成、演化和分布有重要影响。
The paper presents a multiscale study of the kinetic processes of the heteroepitaxial growth of the PbSe/PbTe(111) and PbTe/PbSe(001) systems, using the Concurrent Atomistic-Continuum (CAC) method as the simulation tool. The CAC simulations have reproduced the Stranski–Krastanov growth mode and the layer-by-layer growth mode of the two systems, respectively; the pyramid-shaped island morphology of the PbSe epilayer on PbTe(111), the square-like misfit dislocation networks within the PbTe/PbSe(001) interface, and the critical thickness for the PbTe/PbSe(001) system at which coherent interfaces transit to semi-coherent interfaces with the formation of misfit dislocations, all in good agreement with experimental observations. Four types of misfit dislocations are found to form during the growth of the two PbTe/PbSe heterosystems, and hexagonal-like misfit dislocation networks are observed within the PbSe/PbTe(111) interfaces. The growth processes, including the formation of misfit dislocations, have been visualized. Dislocation half-loops have been observed to nucleate from the epilayer surfaces. These half-loops extend towards the interface by climb or glide motions, interact with other half-loops, and form misfit dislocation networks at the interfaces and threading dislocations extending from interfaces to epilayer surfaces. The dominant types of misfit dislocations in both systems are found to be those with Burgers vectors parallel to the interfaces, whereas the misfit dislocations with Burgers vectors inclined to the interface have a low likelihood of generation and tend to annihilate. The size of the substrate is demonstrated to have a significant effect on the formation, evolution, and distribution of dislocations on the growth of PbSe on PbTe(111).
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