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Growth peculiarities of gallium arsenide single crystals

1963; Elsevier BV; Volume: 6; Issue: 6 Linguagem: Inglês

10.1016/0038-1101(63)90055-8

1879-2405

Anne Steinemann, Ulrich Zimmerli,

Ion-surface interactions and analysis

The growing of GaAs single crystals with different seed orientations, pulled from a nearly stoichiometric melt, has been investigated: The polar character of {111} surfaces has been confirmed. The habitus of 〈211〉 crystals gives a direct proof of the different growth rates in opposite 〈111〉 directions. Pulling from a melt Ga1-xAsx with a slight As excess (0·50 < x < 0· 51) gives the lowest twinning probability. It increases steeply near the stoichiometric melt composition x0 = 0·50. Here, twinning on (111) planes (As) is much more sensitive to small variations of the As pressure or melt composition than twinning on (111) planes (Ga). The influence of seed orientation and crystal profile on the twinning probability can be understood qualitatively. The experimental twinning probabilities of crystals with similar shape give a sequence of seed orientations that does not fully agree with the one for InSb. Wir untersuchten das Wachstum von GaAs Einkristallen, die mit verschiedenen Keimorientierungen aus einer möglichst stöchiometrischen Schmelze gezogen wurden: Die Polarität der {111} Flächen wurde bestätigt. Der Habitus von 〈211〉 Kristallen ist ein direkter Beweis für die unterschiedlichen Wachstumsgeschwindigkeiten in entgegengesetzten 〈111〉 Richtungen. Mit einer schwach As reichen Schmelze Ga1-xAsx (0,50 < x < 0,51) beobachtet man die geringste Wahrscheinlichkeit für Zwillingsbildung. Diese Wahrscheinlichkeit steigt steil an in nächster Nachbarschaft der stöchiometrischen Schmelzenzusammensetzung x0 = 0,50, wobei man feststellt, dass dann die Zwillingsbildung auf (111) Ebenen (As) viel empfindlicher auf geringe As-Druckänderungen (oder Aenderungen der Schmelzenzusammensetzung) reagiert als die Zwillingsbildung auf (111) Ebenen (Ga). Die Wahrscheinlichkeit der Zwillingsbildung als Funktion von Keimorientierung und Kristallprofil kann qualitativ erfasst werden. Experimentell erhält man für Kristalle von ähnlicher Form eine Folge “günstiger” Keimorientierungen, die nicht in allen Details mit der für InSb bekannten Folge übereinstimmt. Nous avons examiné la croissance de monocristaux de GaAs tirés—avec différentes orientations des germes—à partir d'une fonte presque stoichiométrique: Le caractère polaire des surfaces {111} a été confirmé. Le profil des cristaux 〈211〉 est une preuve directe pour la différence de la vitesse de croissance dans des directions 〈111〉 opposées. En tirant d'une fonte Ga1-xAsx avec un leger excès d'As (0,50 < x < 0,51), on obtient la plus petite probabilité pour la formation de jumeaux. Cette probabilité augmente fortement aux environs immédiats de la composition stoichiométrique x0 = 0,50 de la fonte. Ici, de petits changements de la pression d'As (ou de la composition de la fonte) affectent plus fortement la formation de mâcles sur les plans (111)—plans (As)—que sur les plans (111)—plans (Ga). Il est possible d'expliquer qualitativement la probabilité de formation de jumeaux en fonction de l'orientation du germe et du profil du cristal croissant. Les expériences avec des cristaux de profil similaire permettent d'établir une séquence d'orientations de germes favorables qui ne coincide pas intégralement avec ce qui a été trouvé pour l'InSb.