Распределение дислокаций несоответствия и упругих механических напряжений в метаморфных буферных слоях InAlAs разной конструкции

Проведен расчет равновесных распределений плотности дислокаций несоответствия $\rho(z)$ и упругих напряжений $\varepsilon(z)$ вдоль направления эпитаксиального роста метаморфного буферного слоя InAlAs/GaAs(001) с высоким содержанием In (до 87 mol.%) и разными профилями изменения состава: ступенчатым, линейным и корневым. Для расчетов был использован метод, основанный на итерационном поиске минимального значения полной энергии системы. Показано, что наиболее сильные отличия между разными конструкциями буферного слоя наблюдаются в характере распределений $\rho(z)$, а не $\varepsilon(z)$. В отличие от традиционных конструкций со ступенчатым и линейным градиентом состава, которые характеризуются достаточно однородным распределением дислокаций несоответствия, в буферном слое с корневым градиентом состава основная часть таких дислокаций сконцентрирована в нижней части слоя вблизи гетерограницы с подложкой GaAs, а их плотность резко падает более чем на порядок величины по толщине слоя, достигая вблизи поверхности минимального из всех перечисленных конструкций значения. Несмотря на то, что в данной работе не учитывался важный эффект взаимодействия дислокаций между собой, проведенные расчеты позволили установить основные особенности распределений $\rho(z)$ и $\varepsilon(z)$ в различных метаморфных буферных слоях InAlAs, которые ранее наблюдались нами экспериментально. Таким образом, данный подход может быть эффективно использован при создании оптимальных конструкций приборных метаморфных гетероструктур.