ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ПЛЕНКЕ, СОЗДАННЫЕ ДИСЛОКАЦИЯМИ НЕСООТВЕТСТВИЯ

The equation connecting the misfit parameter f, the number of misfit dislocation (MD) families and the distances between MDs of the same family with the edge Burgers vector components taken for different dislocation families is obtained for the first time. It is valid for various interface boundaries (hkl). To get the equation, the long range normal and shear stresses associated with MD distribution have been considered. The optimum and non−optimum stress releasing processes are discussed. The problem of threading dislocation density diminution with generation of intersecting MDs with the same Burgers vector (L−shape MDs) is also considered for (001) and (111) interfaces. It is shown that such type MDs grow the level of the long range shear stresses and can be effectively generated only at an early stage of relaxation.Для границы раздела (ГР) произвольной ориентации (hkl) впервые получено выражение, устанавливающее взаимосвязь между параметром несоответствия эпитаксиальной гетеросистемы f, числом дислокационных семейств, участвующих в процессе снятия напряжений несоответствия, линейными плотностями дислокаций несоответствия (ДН) каждого семейства, а также значениями проекций краевых компонент векторов Бюргерса ДН на ГР. Для получения выражения рассмотрены дальнодействующие поля нормальных и сдвиговых напряжений, возникающие в приповерхностном слое эпитаксиальной пленки. Сформулированы критерии оптимального и неоптимального протекания релаксационного процесса снятия напряжений несоответствия. Для ГР (001) и (111) обсуждена проблема уменьшения плотности пронизывающих дислокаций при введении пересекающихся ДН, имеющих одинаковые векторы Бюргерса (Г-образных ДН). Показано, что эффективная генерация таких ДН возможна только на начальной стадии релаксационного процесса, поскольку сопровождается увеличением уровня дальнодействующих сдвиговых напряжений

ANALYSIS OF RING FURNACE FOR HEATING BILLETS ON CHELYABINSK PIPE ROLLING PLANT

This article considers the analysis of thermal performance annular heating furnace located at the Chelyabinsk Pipe Rolling Plant. There are problems arising from the operation of the furnace, given the purpose of the reconstruction of its systems and components. During the analysis of the existing system identified and suggestions for solving these drawbacks.В работе произведен анализ тепловой работы кольцевой печи для нагрева трубных заготовок ОАО «ЧТПЗ». Проанализированы проблемы, возникающие при работе печи. В ходе анализа выявлены недостатки существующей системы утилизации тепла и предложены мероприятия для решения данных недостатков. Приведены ожидаемые результаты проведения реконструкции печных систем и узлов

ФОРМИРОВАНИЕ МАЛОУГЛОВОЙ ГРАНИЦЫ В ВИЦИНАЛЬНОЙ ГЕТЕРОСИСТЕМЕ GeSi/Si (001)

The structural state of GexSi1−x films grown on Si substrates with the vicinal orientation (1 1 13) has been studied. The (1 1 13) orientation has been obtained by rotating the singular plane (001) around the [11−0] axis. The x parameter of GexSi1−x films in different samples ranged from 0.083 to 0.268. Triclinic distortions arising in film crystal lattice have been analyzed using our technique developed for the determination of epitaxial layer structural parameters based on the X−ray diffractometry data. It has been established that during the epitaxial process the film lattice turns around the direction of surface steps due to the introduction of misfit dislocations into the interface. Dislocations with Burgers vector a/2<110> which is not parallel to the interface create an analog of a tilt boundary. The turning angle value ψ is proportional to the misfit dislocation density. This phenomenon is associated with a decrease of the interface symmetry that leads to a change in the efficiency of stress relieving by dislocations belonging to different families. The influence of these families on the low−angle boundary formation is considered. Experimental values of the ψ angle and shear strain for the [13 13 2−] and [1−10] directions lying in the interface (1 1 13) have been defined. A comparison of the experimental and calculated values of ψ for the [13 13 2−] direction is provided. Исследовано структурное состояние пленок GexSi1−x, выращенных на подложках Si вицинальной ориентации (1 1 13), отклоненной вокруг направления [11−0] на угол 6,2° от сингулярной ориентации (001). В пленках GexSi1−x содержание германия х в различных образцах составляло от 0,083 до 0,268. С помощью развитой авторами методики определения структурных параметров эпитаксиальных слоев по данным рентгеновской дифрактомерии проанализированы триклинные искажения, возникающие в кристаллической решетке пленки. Установлено, что в процессе эпитаксии решетка пленки поворачивается вокруг направления поверхностных ступеней в результате накопления в границе раздела дислокаций несоответствия, скользящих в плоскости (111). Дислокации с общим вектором Бюргерса типа а/2<110>, не параллельным границе раздела, формируют аналог малоугловой границы. Значение угла разворота ψ прямо пропорционально плотности дислокаций несоответствия. Природа этого явления связана с уменьшением симметрии границы раздела, что приводит к изменению эффективности снятия несоответствия дислокациями, принадлежащими к разным дислокационным семействам. Рассмотрено участие этих семейств в процессе образования малоугловой границы. Для направлений [13 13 2−] и [1−10], лежащих в границе раздела (1 1 13), определены экспериментальные значения углов разворота ψ и сдвиговой деформации. Представлено сравнение экспериментальных и расчетных значений ψ для направления [13 13 2−].

ЗАВИСИМОСТЬ ДЕФОРМАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛЕНОК GaAs НА ВИЦИНАЛЬНЫХ ПОДЛОЖКАХ Si(001) ОТ СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРВЫХ МОНОСЛОЕВ ПРОСЛОЙКИ GaP

A significant dependence of the strain state of GaAs film lattice grown by molecular−beam epitaxy (MBE) on the nucleation method of early GaP buffer layers (50 nm) on the vicinal substrate Si(001) 4° around the <011> axis was discovered. GaP growth started layer−by−layer with a gallium or a phosphorus sublayer. If GaP nucleated with a gallium sublayer, the GaAs film has a significant lattice rotation around the <011> axis. If the buffer starts forming with a phosphorus layer the GaAs film evidently rotates around the <001> axis. The film relaxation degree ex- ceeds 100%, and the film is in a laterally strained state. Analysis was carried out using the triclinic distortion model. A reciprocal space scattering map was obtained using X−ray diffraction in a three−axis low resolution setup. The map clearly shows that the GaAs film lattice is rotated.Выявлена существенная зависимость деформационного состояния кристаллической решетки пленок GaAs, выращенных методом молекулярнолучевой эпитаксии от способа зарождения первых слоев прослойки GaP (50 нм) на вицинальной подложке Si(001) 4° вокруг оси <011>. Рост GaP начинался послойно с галлиевого или фосфорного подслоя. Установлено, что в случае зарождения GaP с галлия, пленка GaAs имеет значительный поворот кристаллической решетки вокруг направления <011>. При фор- мировании прослойки с фосфорного подслоя заметен поворот пленки GaAs вокруг <001>. Степень релаксации пленки составляет более 100 %, она находится в латерально растянутом состоянии. Анализ проведен с использованием модели триклинных искажений. Представлена карта рассеяния в обратном пространстве, полученная с помощью рентгеновской дифрактометрии в трехосевой схеме малого разрешения. На карте явно виден факт поворота кристаллической решетки пленки GaAs.