הצגת המקור של הדף "היפרדות לפאזות באפיטקסיה"

'''[[היפרדות לפאזות]] ב[[אפיטקסיה]]''' יכולה להתרחש בגידול [[סגסוגת|סגסוגות]], בעיקר בשיטות אפיטקסיה הקרובות ל[[שיווי משקל תרמודינמי]], למשל ב-[[אפיטקסיה מהפאזה הנוזלית|LPE]], אבל היא יכולה להתרחש גם באפיטקסיה בתנאים של העדר שיווי-משקל, כמו ב-[[אפיטקסיית קרן מולקולרית|MBE]] וב-[[אפיטקסיה מפאזת אדים אורגנומתכתיים|MOVPE]]. למשל, בגידול MBE של הסגסוגת של In<sub>0.5</sub>Al<sub>0.5</sub>As על {{קישור שפה|2=Indium phosphide|3=InP}} מתקבלת היפרדות לפאזות, אחת בהרכב עשיר ב-{{קישור שפה|2=Indium arsenide|3=InAs}} ושנייה בהרכב עשיר ב‑{{קישור שפה|2=Aluminium arsenide|3=AlAs}}.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=P. Politi et al.|שם=Instabilities in crystal growth by atomic or molecular beams|כתב עת=Physics Reports|כרך=324/5-6|שנת הוצאה=2000|עמ=271-404|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157399000460}}</ref> תמונות ה-[[מיקרוסקופ אלקטרונים חודר|TEM]] של שכבות אלו מראות פילוג [[ניגודיות|קונטרסט]] {{קישור שפה|2=Quasiperiodicity|3=קוואזי-מחזורי}} עדין, בגלל הנוכחות של צברים (קלסטרים) עשירים ב[[אינדיום]] וצברים עשירים ב[[אלומיניום]]. משגדלה סגסוגת מפורקת כזו, היא יכולה להישאר מפורקת כך לעד ב[[טמפרטורת החדר]], שכן ה[[דיפוזיה]] בצובר (bulk) השכבה איטית מאד. לא כך המצב לגבי הדיפוזיה המשטחית בטמפרטורת הגידול, זו מהירה מאד, ולכן מתאפשרת בדרך כלל אפיטקסיה עם איכות גבישית טובה. דיפוזיה משטחית מהירה זו, המשולבת עם האי-יציבות התרמודינמית מאפשרות, עם זאת, את יצירת הקלסטרים בהרכבים השונים.

== מודל DLP להיפרדות למופעים באפיטקסיה ==
מודל המסביר את ההיפרדות לפאזות בסגסוגות [[מוצק]]<nowiki/>ות המגודלות בשיטות אפיטקסיה שונות, הקרוי מודל ההפרש ב[[פרמטר סריג|פרמטרי הסריג]] (delta lattice parameter – DLP),<ref>{{צ-מאמר|מחבר=G. B. Stringfellow|שם=Calculation of ternary and quaternary III–V phase diagrams|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=27|שנת הוצאה=1974|עמ=21|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024874800473}}</ref><ref name=":0">{{צ-מאמר|מחבר=G. B. Stringfellow|שם=Thermodynamic considerations for epitaxial growth of III/V alloys|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=468|שנת הוצאה=2017|עמ=11-16|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024816307527}}</ref> פותח על ידי ג'רלד סטרינגפלו (Gerald Stringfellow) ב[[שנות ה-70 של המאה ה-20]] במעבדות של חברת [[היולט פקארד|היולט-פקארד]] (HP) ב[[פאלו אלטו]], [[קליפורניה]]. המודל מבוסס על פרמטר אינטראקציה <math>\Omega</math> בין הפאזות המוצקות. פרמטר זה נקבע ניסיונית מדיאגרמות הפאזות, שהיו קיימות בזמנו, לסגסוגות שגודלו ב[[אפיטקסיה מהפאזה הנוזלית]] (LPE) או באפיטקסיה מפאזת האדים (VPE), ושהראו פער מסיסות בתחומי הרכב כלשהם. עם השנים התברר כי ניתן לנבא באמצעות המודל הזה, בצורה די מדויקת, את דיאגרמות הפאזות של החומרים המגודלים בשיטות הקרובות לשיווי-משקל LPE ו-VPE. באופן מפתיע התברר שהניבוי שלהן מוצלח גם לסגסוגות המגודלות בשיטות הגידול הרחוקות משיווי משקל: [[אפיטקסיית קרן מולקולרית]] (MBE) ו[[אפיטקסיה מפאזת אדים אורגנומתכתיים]] (MOVPE), אם מניחים קיומו של שיווי-משקל בממשק מוצק-[[אד]]ים.

=== המודל ===
במודל DLP, הגורם הדומיננטי השולט על האנרגיה החופשית של הערבוב, פרמטר האינטראקציה, הוא פרמטר [[מעוות|עיבור]]. הוא אינו ההבדל בין אנרגיות הקשר ב[[תרכובת|תרכובות]] השונות המרכיבות את הסגסוגת, המבוטא באמצעות הפרמטר <math>\chi</math> בפיתוח התרמודינמי הרגיל של היפרדות לפאזות, אלא הוא הבדל הגודל בין האטומים החולקים תת-סריג משותף בסגסוגת. הבדל זה מבוטא באמצעות המשוואה: <math>\Omega = K \Delta{a^2} / a_{avg}^{4.5}</math>. היכן ש-<math>\Delta a</math> הוא ההבדל בפרמטר הסריג בין התרכובות המרכיבות את הסגסוגת, ו-<math>a_{avg}</math> הוא פרמטר הסריג הממוצע שלהן. הקבוע <math>K</math> נקבע אמפירית מניסויים במערכות הכוללות [[אטום|אטומים]] זהים ושונים מה[[קבוצה (כימיה)|קבוצות]] {{קישור שפה|אנגלית|Boron group|קבוצת יסודות 13|13}} ו-{{קישור שפה|אנגלית|Pnictogen|קבוצת יסודות 15|15}} ב[[הטבלה המחזורית|טבלה המחזורית של היסודות]] (הקרויות גם קבוצות III ו-V, בהתאמה), שעבורם קיימים נתונים לגבי דיאגרמות הפאזות. למשל, עבור המערכת GaPN, קבעו את <math>K</math> מניסויים במערכות המכילות [[אלומיניום|Al]], [[גליום|Ga]], ו-[[אינדיום|In]] מעורבבות עם [[זרחן|P]], [[ארסן|As]], ו‑[[אנטימון|Sb]].

[[אנתלפיה|אנתלפית]] הערבוב (<math>\Delta {H^M}</math>) מקיימת את הקשר: <math>\Delta {H^M} = \Omega x(1-x)</math>. אנתלפיה זו, כמו גם פרמטר האינטראקציה (<math>\Omega</math>), תמיד חיוביים.

המשמעות של הביטוי עבור <math>\Omega</math> היא שעבור סגסוגות כמו {{קישור שפה|2=Aluminium gallium arsenide|3=GaAlAs}}, שבהם ל-[[גליום ארסניד|GaAs]] ול-{{קישור שפה|2=Aluminium arsenide|3=AlAs}} יש פרמטרי סריג כמעט זהים, המוצק הוא כמעט תמיסה אידיאלית (<math>\Omega = 0</math>). עבור הסגסוגת GaPN, לעומת זאת, שבו הבדל הגודל בין ה‑P וה-N גדול, האנתלפיה של הערבוב גבוהה מאוד. התוצאה היא פער מסיסות רחב.

=== משמעויות המודל ===
ההצלחה של ההבנה התרמודינמית של הפרמטר <math>\Omega</math> באפיטקסיה הייתה ההדגמה התאורטית שלגידול של סגסוגות עם ערבוב של [[אלומיניום]] ו[[אינדיום]] בתת-סריג מקבוצה III, מוֹנְעִים האילוצים התרמודינמיים גידול מבוקר ויעיל שלהם על ידי שיטות אפיטקסיה של שיווי משקל LPE או VPE. רק MOVPE ו-MBE יכולים לשמש, לכן, לגידול של הסגסוגות החשובות של AlGaInP, המשמשות הן ליצור [[LED]]-ים עם יעילות גבוהה באדום, כתום, ו[[ענבר (צבע)|ענבר]], והן ליצור [[תא פוטו-וולטאי|תאים סולאריים]] עם יעילות גבוהה. כך גם לגבי סגסוגות של AlGaInN המשמשות ל-LED-ים עם יעילות גבוהה בכחול וירוק. פערי המסיסות אותם ניבא מודל ה-DLP כשנכתב, במערכות הטרנריות GaAsSb, GaPSb ו-InPSb והמערכות הקווטרנריות GaInAsP, AlGaAsSb ו‑InAsPSb, אכן נצפו לאחר מכן באופן ניסיוני. פירוש הדבר שמודל ה‑DLP הפשוט שימושי לניבוי ההתנהגות של הגידול האפיטקסיאלי של {{קישור שפה|2=Category:III-V compounds|3=מערכות III-V}} רבות.<ref name=":0" />

=== "הבסת" המודל – גידול סגסוגות מטסטביליות ===
כאמור, נמצא באופן די מפתיע שמודל DLP, למרות פשטותו, די מדויק על פני כל התחום של סגסוגות של חומרים מהמשפחה III-V. עם זאת, גורמים [[קינטיקה כימית|קינטיים]] יכולים להשפיע באופן משמעותי על יכולתם של חומרים אלה להתקרב לשיווי משקל תרמודינמי. כל פרמטרי הגידול המעודדים הקטנת זמן השהייה (residence time) של ה{{קישור שפה|2=Adatom|3=אדאטומים}} על פני השטח בטרם החדרתם לסריג הגבישי, גורמים להעדפת הקינטיקה על פני התרמודינמיקה. לפיכך, טמפרטורות נמוכות וקצבי גידול גבוהים מאפשרים גידול של סגסוגות בתוך אזור האי-יציבות התרמודינמית. עם זאת, טמפרטורות גידול נמוכות מדי וקצבי גידול גבוהים מדי עלולים להניב חומר עשיר מאוד בפגמים, שאינו מתאים למימוש התקנים בכלל, ולמימוש התקנים של [[נושא מטען|נושאי מטען]] מיעוט, בפרט. גם צפיפות מדרגות גבוהה על פני השטח, וכיוונן כך שתתאפשר החדרה מהירה של האדאטומים לגביש הגדל בשפתן, יכולים "להביס" את האילוצים התרמודינמיים, כך שמתאפשרת אפיטקסיה מוצלחת של סגסוגות מטסטביליות תרמודינמית.

יתרה מכך, תהליך ההחדרה (אינקורפורציה) של האדטומים לסריג הגבישי הַגָּדֵּל במהלך האפיטקסיה, עשוי להיות מורכב יותר מאשר במודל הפשוט הזה. מורכבות זו מובילה לעיתים קרובות למסיסות משופרת גם במערכות שבהן יש ל[[צורון כימי|צוּרונִים]] המעורבים הבדלי גודל ניכרים. גורם חשוב שממנו מתעלמים במודל DLP הוא אנרגיית {{קישור שפה|2=Strain (mechanics)|3=העיבור}} (strain). לעיבור יש השפעה רבה על הרכב המוצק. ההרכב של סגסוגת אפיטקסיאלית מוּטֶה לכיוון הסריג שהפרמטר שלו מתואם לזה של המצע, תופעה המכונה נעילת סריג (lattice latching) או משיכת סריג (lattice pulling). תופעה זו נצפתה במגוון רחב של סגסוגות III-V, שגודלו בכל טכניקות האפיטקסיה העיקריות. אנרגיית העיבור הנובעת מתנודות הרכב במערכות המורכבות מאטומים בגדלים שונים, גורמת לדיכוי של אי-הומוגניות הרכב ושל ההיפרדות לפאזות. עם זאת, קלסטרים של הרכבים שונים יכולים עדיין להתרחש במהלך האפיטקסיה, מפני שאנרגיית העיבור מופחתת ליד פני השטח, במיוחד עבור הגידול של איים ומבנים [[פירמידה (מבנה)|פירמיד]]<nowiki/>ליים ועמודיים.<ref name=":0" />

סיבוכים נוספים קשורים לפרטים של התרמודינמיקה של האינקורפורציה של האדאטומים באתרים מסוימים על פני השטח. {{קישור שפה|2=Surface reconstruction|3=הרקונסטרוקציה המשטחית}} הספציפית שנוצרת על פני השטח במהלך האפיטקסיה יכולה להשפיע על אנרגיית האינקורפורציה של, למשל, חנקן ב-GaAs או ב-{{קישור שפה|2=Gallium phosphide|3=GaP}}. יתרה מכך, למכשולים קינטיים ותרמודינמיים ל[[התגרענות]] של פאזה שנייה על פני השטח, במהלך האפיטקסיה, יכולה להיות השפעה גדולה על גבולות המסיסות שנצפים בניסוי, בהשוואה לאלה המנובאים על ידי המודל הפשוט.

== דוגמה: היפרדות לפאזות בסגסוגות של ארסנידים ואנטימונידים של היסודות מקבוצה III ==
לסגסוגות של [[מוליך למחצה|מוליכים למחצה]] של [[ארסניד|ארסנידים]] ו{{קישור שפה|2=Antimonide|3=אנטימונידים}} של ה[[יסוד כימי|יסוד]]<nowiki/>ות מקבוצה III יש חשיבות מעשית ב[[אלקטרואופטיקה]] בתחומי ה[[תת-אדום]]. בכלל זה התקני קרינה כמו [[לייזר]]<nowiki/>ים ו[[LED|דיודות פולטות אור]], והתקני בליעה כמו [[גלאי תת-אדום פסיבי|גלאי תת-אדום]] והתקנים {{קישור שפה|2=Thermophotovoltaic energy conversion|3=תרמו-פוטו-וולטאיים}}. על ידי שינוי הרכב הסגסוגות ניתן לקלוע ל[[אורך גל|אורכי גל]] בתחום רחב מאוד בתת-אדום. למשל, בסגסוגת {{קישור שפה|2=Indium arsenide antimonide|3=אינדיום ארסניד אנטימוניד}}, InAs<sub>1-x</sub>Sb<sub>x</sub>, ניתן על ידי שינוי ההרכב לכסות אורכי גל בתחום מכ-3μm ועד כ-10μm. ליצירת התקנים כאלו נדרשים מבנים שכבתיים המכילים סגסוגות בהרכבים שונים הן טרנריות (שמכילים 3 אטומים שונים) והן קווטרנריות (שמכילים ארבעה אטומים שונים). אבל סגסוגות אלו נוטות להיפרד לפאזות בחלק מתחומי ההרכב הרצויים. הטבלה הבאה מפרטת את תחזית מודל DLP עבור הסגסוגות הללו.
{| class="wikitable"
|+תחזית מודל DLP עבור סגסוגות שונות של מוליכים למחצה מהקבוצה III-As,Sb ביחס לסגסוגות הטרנרית GaAlAs
!סגסוגת
!<math>a_{AB} [nm]</math>
!<math>a_{AB' or A'B} [nm]</math>
!<math>\Delta a [nm]</math>
!<math>a_{avg} [nm]</math>
!<math>10^5\Omega</math>
!תחזית המודל
|-
|GaAlAs
|0.5653
|0.566
|0.0007
|0.5657
|0.002
|ללא היפרדות לפאזות
|-
|InAsSb
|0.6058
|0.6479
|0.0421
|0.6269
|4.6
|פער מסיסות צר
|-
|{{קישור שפה|2=Aluminium arsenide antimonide|3=AlAsSb}}
|0.566
|0.6136
|0.0476
|0.5898
|7.7
|פער מסיסות צר
|-
|GaInAsSb
|0.5653
|0.6479
|0.0826
|0.6066
|20.5
|פער מסיסות רחב
|-
|AlInAsSb
|0.566
|0.6479
|0.0819
|0.6069
|20.1
|פער מסיסות צר
|}

=== InGaSb ו-InAsSb ===
דייבוק (Deibuk)<ref>{{צ-מאמר|מחבר=V. G. Deibuk|שם=Thermodynamic stability of GaInSb, InAsSb, and GaInP epitaxial films|כתב עת=Semiconductors|כרך=37|שנת הוצאה=2003|עמ=1151–1155|קישור=https://link.springer.com/article/10.1134/1.1619508}}</ref> חישב את פערי המסיסות הספינודליים של הסגסוגות In<sub>1-x</sub>Ga<sub>x</sub>Sb ו‑InAs<sub>1‑x</sub>Sb<sub>x</sub> באמצעות מודל DLP, וקיבל שהנקודות הקריטיות עבור שתי הסגסוגות הן בערך 200°C ו-300°C, בהתאמה. נמוכות במידה ניכרת מהטמפרטורות האופייניות לאפיטקסיה של סגסוגות אלו. בטמפרטורות החדר פער המסיסות הספינודלי התקבל בתחום שבין x=0.2 לכ-x=0.8 עבור In<sub>1-x</sub>Ga<sub>x</sub>Sb, ובתחום שבין x=0.17 ובין x=0.8 עבור InAs<sub>1‑x</sub>Sb<sub>x</sub>. המסקנה היא שניתן לגדל אפיטקסיאלית את שתי הסגסוגות הטרנריות הללו ללא חשש מהיפרדות ספינודלית לפאזות. אמנם התרמודינמיקה צופה התפרקות כזו בטמפרטורת החדר של הסגסוגות בהרכבים שצוינו קודם, אך הסבירות שפירוק כזה יתרחש - אפסית, שכן הדיפוזיה של המרכיבים בטמפרטורת החדר נמוכה מכדי שתהליך כזה יתרחש בקצב מדיד. חישובים מאוחרים יותר באמצעות מודלים אחרים הניבו תוצאות דומות.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=M. Matsubara, A. Kyrtsos, and E. Bellotti|שם=Phase diagrams and critical temperatures for coherent and incoherent mixtures of InAs1−xSbx alloys using first-principles calculations|כתב עת=Journal of Applied Physics|כרך=131|שנת הוצאה=2022|עמ=215102|קישור=https://pubs.aip.org/aip/jap/article/131/21/215102/2837024/Phase-diagrams-and-critical-temperatures-for}}</ref>

עם זאת, מיושי והוריקושי (Miyoshi & Horikoshi)<ref>{{צ-מאמר|מחבר=H. Miyoshi and Y. Horikoshi|שם=Substrate lattice constant effect on the miscibility gap of MBE grown InAsSb|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=227-228|שנת הוצאה=2001|עמ=571-576|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024801007746}}</ref><ref name=":1">{{צ-מאמר|מחבר=H. Miyoshi, R. Suzuki, H. Amano, and Y. Horikoshi|שם=Sb surface segregation effect on the phase separation of MBE grown InAsSb|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=237-239|שנת הוצאה=2002|עמ=1519-1524|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024801023752}}</ref> דיווחו שהטמפרטורות המעשיות של הפירוק הספינודלי ב-InAs<sub>1-x</sub>Sb<sub>x</sub> גבוהות ביותר מ-100°C מאשר צופה מודל ה-DLP. הם גידלו באמצעות MBE (בתחום הטמפרטורות 345-470°C) שכבות של הסגסוגת הזו בהרכב נומינלי של x=0.5 על מצעים של GaAs (100) תוך שימוש בארבע שכבות חציצה (באפר) שונות. הטמפרטורה הקריטית שהתקבלה בניסוי הייתה 415°C (בגידול על באפרים של GaAs ו‑InAs<sub>0.5</sub>Sb<sub>0.5</sub>) או 435°C (בגידול על באפרים של GaSb ו-InAs); בעוד שהטמפרטורה הקריטית לפי מודל DLP היא, כאמור, רק כ-300°C. ההבדל בין שתי הטמפרטורות הקריטיות יוחס על ידי המחברים לעיבור הקיים בשכבות: הטמפרטורה הנמוכה מתקבלת כאשר הסגסוגת גודלה ללא עיבור, על שכבות חציצה של GaAs ו‑InAs<sub>0.5</sub>Sb<sub>0.5</sub>; ואילו הגבוהה – כשהיא גודלה עם עיבור, על שכבות חציצה של InAs ו-GaSb. מתחת לטמפרטורות הקריטיות הניסיוניות גְּדֵלוֹת שכבות הסגסוגת תוך התפרקות לשתי פאזות, המתבטאות בשני שיאים בתרשימי {{קישור שפה|2=X-ray diffraction|3=XRD}}. בתמונות [[מיקרוסקופ אלקטרונים|SEM]] ו-[[מיקרוסקופ אלקטרונים חודר|TEM]] ניצפו "לוחיות" (plates) מקבילות לממשק עם המצע, להן יש הרכבי סגסוגות שונים. תופעה זו של {{קישור שפה|2=Superlattice|3=על-סריג}} "טבעי" נצפתה כבר קודם על ידי Ferguson וחבריו.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=I. T. Ferguson et al.|שם=Molecular beam epitaxial growth of InAsSb strained layer superlattices. Can nature do it better?|כתב עת=Applied Physics Letters|כרך=59/25|שנת הוצאה=1991|עמ=3324-3326|קישור=https://pubs.aip.org/aip/apl/article/59/25/3324/59502/Molecular-beam-epitaxial-growth-of-InAsSb-strained}}</ref> ההיפרדות של InAs<sub>0.5</sub>Sb<sub>0.5</sub> לפאזות בצורת "על-סריג טבעי" בגידול מתחת לטמפרטורה הקריטית מוסברת בצורה הבאה: השכבה מתחילה לגדול כסגסוגת עשירה ב-InAs בגלל ה{{קישור שפה|2=Segregation (materials science)|3=היבדלות}} (סגרגציה) החזקה של [[אנטימון]] לפני השטח של הגידול. ריכוז האנטימון בפני השטח גָּדֵל בטמפרטורות גידול נמוכות, מפני שאז קצב ה{{קישור שפה|2=Desorption|3=דסורפציה}} שלו מפני השטח נמוך. כאשר ריכוז האנטימון בפני השטח מגיע לערך קריטי כלשהו, מתחילה לגדול תת-שכבה של סגסוגות עשירה ב-Sb, שבה צפיפות [[נקע (הנדסה)|נקע]]<nowiki/>ים גבוהה. מאחר שאטומי האנטימון יציבים יותר מאטומי הארסן בסגסוגת העשירה באנטימון, אין היבדלות של Sb לפני השטח. משהתגבש כל האנטימון המשטחי, מתחיל שוב גידול של תת-שכבה עשירה בארסן. היישום של הרפיה, לפני שהאנטימון שהתבדל לפני השטח של הסגסוגת העשירה בארסן הגיע לריכוז הקריטי שלו, גורם לדסורפציה של האנטימון העודף הזה, ולהמשך גידול של סגסוגת הומוגנית ללא היפרדות לפאזות.<ref name=":1" />

נראה, אם כן, שמודל DLP תקף גם לסגסוגות של InAs<sub>1-x</sub>Sb<sub>x</sub>. תופעת ההיפרדות לפאזות בטמפרטורות גבוהות יחסית בסגסוגות של InAs<sub>0.5</sub>Sb<sub>0.5</sub> אינה נובעת מפירוק ספינודלי, אלא מהתבדלות של אנטימון למשטח הגידול.

=== InGaAsSb ו-InAlAsSb ===
סמונוב (Semonov) וחבריו<ref>{{צ-מאמר|מחבר=A. N. Semenov et al.|שם=Molecular beam epitaxy of AlInAsSb alloys near the miscibility gap boundary|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=278|שנת הוצאה=2005|עמ=203-208|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024805000084}}</ref> מ[[מכון לפיזיקה וטכנולוגיה על שם יופה|מכון יופה]] ב[[סנקט פטרבורג|סנט פטרבורג]] חישבו את גבולות המסיסות בסגסוגות של In<sub>1‑x</sub>Al<sub>x</sub>As<sub>y</sub>Sb<sub>1‑y</sub> ב-450°C בהשוואה לתוצאות הגידול ב-MBE (של הסגסוגת הקווטרנרית המתואמת סריגית למצע ה-InAs). בהתאם לתחזית התקבלו בשני המקרים פערי מסיסות רחבים. למשל, בסגסוגות מתואמות סריג ל-InAs התקבל פער מסיסות בבהרכבים בין x~0.12 ל‑x~0.97; ובמתואמות סריג ל-GaSb – בין x~0.07 ל-x~1.0. לעקומים המחושבים התאמה טובה לתוצאות הניסיוניות של גידול שכבות In<sub>1‑x</sub>Al<sub>x</sub>As<sub>y</sub>Sb<sub>1‑y</sub> ב-MBE, אף על פי שתנאי הגידול בשיטה זו רחוקים משווי-משקל, ולמרות ההשפעה החזקה שיכולה להיות לרקונסטרוקציה של פני השטח על ההיפרדות של הסגסוגת לפאזות.

סורוקין (Sorokin) וחבריו<ref>{{צ-מאמר|מחבר=V.S. Sorokin et al.|שם=Novel approach to the calculation of instability regions in GaInAsSb alloys|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=216|שנת הוצאה=2000|עמ=97-103|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024800003638}}</ref> מאותה קבוצה חישבו את ה[[איזותרמה|איזותרמות]] הספינודלית והבינודלית בסגסוגות הקווטרנריות In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As<sub>y</sub>Sb<sub>1-y</sub> בתחום הטמפרטורות 500-600°C, והִשְוו לנתונים ניסיוניים שהתקבלו בשכבות שגודלו ב-LPE או ב-MOVPE. ב-500°C הם מצאו עבור הסגסוגות המתואמות סריג ל-GaSb פער מסיסות ספינודלי בין x=0.28 ו-x=0.65, ופער בינודלי בין x=0.10 עד x=0.28, ובין x=0.65 עד x=0.70. ניסיונית נמצא שבסגסוגות אלו, בהרכבים להם פרמטר סריג זהה בגודלו לזה של GaSb, קיים פער מסיסות בין x=0.22 ל-x=0.85, בגידול על GaSb (100) ב-LPE ב-530°C (תנאים קרובים לשיווי משקל תרמודינמי).<ref>{{צ-מאמר|מחבר=J. C. DeWinter et al.|שם=Liquid phase epitaxial Ga1-xInxAsySb1-y lattice-matched to (100) GaSb over the 1.71 to 2.33μm wavelength range|כתב עת=Journal of Electronic Materials|כרך=14/6|שנת הוצאה=1985|עמ=729–747|קישור=https://link.springer.com/article/10.1007/BF02654308}}</ref> באפיטקסיה שלא בשיווי משקל של הסגסוגות הללו נמצא שההיפרדות לפאזות מתחילה כבר ב[[שבר מולרי|שברים מולריים]] נמוכים מ-0.2: בגידול ב-MOVPE ב-575°C זה קורה ב-x>0.14,<ref>{{צ-מאמר|מחבר=C. A. Wang, D. R. Calawa, and C. J. Vineis|שם=Evolution of surface structure and phase separation in GaInAsSb|כתב עת=Journal of Crystal Growth|כרך=225/2-4|שנת הוצאה=2001|עמ=377-383|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024801008843?via%3Dihub}}</ref> וב-MBE ב-500°C ב-x>0.20.<ref name=":2">{{צ-מאמר|מחבר=A. N. Semenov et al.|שם=Molecular beam epitaxy of thermodynamically metastable GaInAsSb alloys for medium IR-range photodetectors|כתב עת=Semiconductors|כרך=44/5|שנת הוצאה=2010|עמ=672–677|קישור=https://link.springer.com/article/10.1134/S1063782610050222}}</ref> עם זאת, האטת התנועה של האדאטומים על פני השטח במהלך האפיטקסיה הקטינה את פער המסיסות. למשל, הורדת טמפרטורת הגידול והגדלת קצב הגידול ב-MBE של הסגסוגות In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As<sub>y</sub>Sb<sub>1-y</sub> המתואמות סריג ל-GaSb הביאו לדחיית ההיפרדות לפאזות ל-x>0.25.<ref name=":2" /><ref>{{צ-מאמר|מחבר=T. H. Chiu, J. L. Zyskind, and W. T. Tsang|שם=Molecular beam epitaxial growth of InGaAsSb on (100) GaSb with emission wavelength in the 2 to 2.5 μm range|כתב עת=Journal of Electronic Materials|כרך=16/1|שנת הוצאה=1987|עמ=57-61|קישור=https://link.springer.com/article/10.1007/BF02667791}}</ref> יתרה מכך, הורדה של טמפרטורת הגידול ב-MBE לתחום 410°C-450°C מנעה לגמרי את ההיפרדות לפאזות.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=A. Yildirim and J. P. Prineas|שם=Suppressed phase separation in thick GaInAsSb layers across the compositional range grown by molecular beam epitaxy for 1.7–4.9 μm infrared materials|כתב עת=J. Vac. Sci. Technol. B|כרך=30/2|שנת הוצאה=2012|עמ=02B104|קישור=https://pubs.aip.org/avs/jvb/article/30/2/02B104/467293/Suppressed-phase-separation-in-thick-GaInAsSb}}</ref>

== ניצול תופעת ההיפרדות למופעים (פאזות) באפיטקסיה ==
אף על פי שבדרך כלל היפרדות לפאזות באפיטקסיה היא חיסרון, שהמגדלים מנסים לעקוף על ידי תנאי גידול נשלטים קינטית במקום תרמודינמית, לעיתים ניתן להפוך חסרון זה ליתרון. למשל, בגידול ב-MOVPE של סגסוגות של AlGaInN ליצור LED-ים כחולים וירוקים.<ref name=":0" /> LED-ים כחולים כאלו, המצופים על ידי [[זרחן]], משמשים לייצור ה-LED-ים הלבנים המסחריים. באופן בלתי צפוי, האי-הומוגניות של ההרכב בגלל פער המסיסות בסגסוגות אלו, גורמת לשיפור משמעותי בביצועים של ה-LED-ים. בסגסוגות של AlGaInN, המגודלות על מצעי [[ספיר]] עם אי-תאום סריגי גבוה, יש צפיפות נקעים גבוהה מאוד, שבכל סגסוגת III-V אחרת הייתה גורמת ליעילות {{קישור שפה|2=Carrier generation and recombination|3=איחוי (רקומבינציה)}} קורנת (רדיאטיבית) אפסית. התנהגות לכאורה סוטה זו נובעת מתנודות ההרכב, הגורמות לאזורים עשירים באינדיום, עם [[פער אסור]] נמוך. אזורים אלו לוכדים את [[נושא מטען|נושאי מטען]] המיעוט, ומאפשרים להם איחוי קרינתי. כך הם לא יכולים להתפזר בדיפוזיה אל עבר הנקעים המזיקים, שבהם הם היו מתאחים בצורה שאינה קורנת.

עוד דרך לניצול יצירתי של מנגנון הכשל (לכאורה) של ההיפרדות לפאזות ב[[בור פוטנציאל קוונטי|בורות קוונטיים]] של GaInN ליצור LED-ים לבנים ללא שכבת זרחן, מנצלת את העובדה שהאזורים העשירים באינדיום קורנים בצהוב. פליטה צהובה זו, המצטרפת לפליטה בכחול מהמטריצה, יוצרת אור הנראה כלבן. זהו שימוש מבטיח בחיסרון, מפני שהיעילות של ההתקנים הללו גבוהה יותר, ומפני שנמנעים מהבעיה של הדגרדציה בזמן של שכבת הזרחן.<ref name=":0" />

== הערות שוליים ==
<div class="mw-content-ltr">
{{הערות שוליים}}
</div>
[[קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה]]
[[קטגוריה:הנדסת חומרים]]
[[קטגוריה:קריסטלוגרפיה]]