Alusstruktuur

Alusstruktuur on materjali põhi- või aluse arhitektuur, mis määrab aatomite paigutuse ja mille ümber võivad tekkida lisakihtide või kattekihte omadused. Mõiste viitab sageli kristallilise aluse või substraadi rollile, millele teised kihid kasvavad või millel põhinevad materjali omadused.

Kristallilises aines kirjeldab alusstruktuur aatomite ruumilist korrastust, mis määrab ühikukristalli, Bravais-võrgu ja baas-aatomid. Alusstruktuuri sümmeetria ja võrgutüüp (nt kubiline, tetragonaalne, heksagonaalne) kirjeldavad crystalstruktuuri ruumilist korda ning ruumgrupp määrab selle sümmeetriat.

Substraatide kontekstis on alusmaterjal (substrat) kriitiline kasvukeskkond epitaaklike või ülekattekihide jaoks. Lattice-mismatch ehk laienemismõõtmete erinevus mõjutab adhesiooni, pidevust ja defektide tekkimist; sobiv alusstruktuur ja selle orientatsioon parandavad kvaliteeti ning kontrollitavust. Alusmaterjal peab vastama nii keemiliselt kui termiliselt kihtide jaoks, mis sellele järgnevad.

Uurimismeetodid alusstruktuuri iseloomustamiseks hõlmavad röntgendifraktsiooni (XRD) ja röntgenpeegeldust (XRR), elektronmikroskoopiat TEM ja SEM, afiimu (AFM) pinnamõõtmiseid ning EBSD-d kristalliorientatsiooni kindlakstegemiseks. Need meetodid aitavad kindlaks teha lattiise suurust, sümmeetriat, piiride kvaliteeti ja defekte.

Näited hõlmavad: Si (diamond-kristallvõrg), sapphire Al2O3 kui sageli GaN-kihtide alus, MgO ja SrTiO3 kui alternatiivsed substraadid ning erinevate perovskiid- ja metallkatete puhul sobivaid alusmaterjale. Alusstruktuur on seega keskne mõiste materjaliteaduses, mikrotootmises ja elektronikas.