Epitaksiset

Epitaksiset rakenteet viittaavat kiteisiin kalvoihin, jotka kasvatetaan kiteisen alustan päälle siten, että kalvon kristallinen järjestys ja suunta ovat hallittuja suhteessa alustan kristallisuuntaan. Epitaksia mahdollistaa kontrolloidun ominaisuuksien kehityksen, mikä on keskeistä puolijohde- ja materiaalitekniikassa. Tavoitteena on saada kalvo kasvamaan tavalla, jossa sen sähköiset ja optiset ominaisuudet ovat ennustettavissa.

Homoepitaksia tarkoittaa, että kalvo on samaa materiaalia kuin alusta; heteroepitaksia tarkoittaa erilaista materiaalia. Latticen yhteensopivuus tai hajonta aiheuttaa jännitystä ja mahdollisia virheitä kuten dislokaatiota. Paksuuden kasvun rajoitteita ohjaavat kriittinen paksuus ja jännityksen rentoutuminen pitkän kasvun aikana.

Yleisimmät kasvumenetelmät ovat molekyylibeam-epitaxy (MBE) ja metall-organic chemical vapor deposition (MOCVD). Näillä menetelmillä voidaan kontrolloida kerrosten paksuus, koostumus, dopingi sekä kyseisen rakenteen orientaatio. Myös muut CVD- ja ALD-tyyppiset tekniikat voivat toteuttaa epitaksia ja mahdolliset dopings.

Esimerkkejä materiaaleista ovat SiGe/Si ja GaAs/GaAs sekä GaN, joka kasvaa alustoilla kuten SiC tai safiiri (safir). Epitaksisia rakenteita käytetään LED- ja laserdiodien sekä fotoniikka- sekä aurinkokennojen komponenttien valmistuksessa sekä monikerroksisten transistoreiden ja ohjattujen elektronisten ominaisuuksien luomisessa.

Haasteet: lattice-mismatch aiheuttaa dislokaatiota ja virheitä; kriittinen paksuus määrittää milloin jännitys rentoutuu. Kasvutavat (Frank–van der Merwe, Stranski–Krastanov, Volmer–Weber) kuvaavat eri kasvun tilamuotoja.