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晶格失配:定义、微观机理与高性能器件设计的关键理论

说明:本文华算科技系统阐述了晶格失配的定义、微观机理及其在异质结构中的能量学与动力学行为。通过阅读,您将掌握晶格失配的定

什么是晶格失配

lattice mismatch本质上指的是两种不同晶体材料在形成异质结、外延层或超晶格,通常定义为:

其中,subfilm晶格失配的微观原理

格失配源于不同材料内部化学键长度和键角所对应的平衡几何参数不一致。应变的存在使体系总能量升高,当薄膜厚度较薄时,这种弹性应变能够稳定维持,形成。然而,当膜厚超过临界值时,体系通过形核位错(图1)。

晶格失配的性质

能量与缺陷动力学

错配位错misfit dislocations台阶重构晶界调整因此,晶格失配的存在不仅影响界面的结构稳定性,还决定了器件的电子与光学性质。

晶格失配还应当被理解为一种界面相容性问题。当两种材料在原子尺度相接触时,,应变的调控能力取决于原子键合方式、界面化学反应以及生长过程的动力学条件。

,而一旦超过该厚度,失配应力则必然通过缺陷弛豫机制释放(图3)。

从对称性角度来看,。这种二维或三维层面的失配表现出复杂的畴结构与摩尔条纹效应,在二维材料图4. 异质结构在不同晶格失配情况下的结构变化及二维材料的莫尔纹图案。DOI: 10.1002/smsc.202300073。