В материаловедении вагон и маленькая тележка механизмов роста различных структур. Один из самых красивых из них (если это вообще применимо в данном случае) – эпитаксиальный рост.
Представим себе подложку, например гладкую, зеркальную пластину кремния. И вот начинаем мы каким-нибудь физическим методом выращивать на этой подложке новый слой. Например, наращиваем кремний на кремнии.
Если мы следим за процессом очень тщательно, не торопим его, то слой нового кремния может вырасти на подложечном кремнии абсолютно когерентно, буквально атом в атом безо всяких дефектов и нестыковок. Такой рост мы и будем называть эпитаксиальным.
Чтобы понять, насколько это кропотливая и тонкая работа отметим, что в зависимости от ориентировки кристалла кремния в подложке у него на поверхности в 1 квадратный см может быть около 7*10^14 атомов. Число с 14 нулями. И каждому этому атому должен точнехонько соответствовать свой атом нового слоя. Свадебный тамада с его карандашами и бутылками нервно курит в сторонке.
Помимо условий роста колоссальную роль в методе играет подложка, в конце концов, она является как бы трафаретом и задает тон всей комнате параметры роста будущему кристаллу. Варьируя свойства подложки, в первую очередь ее ориентировку, выходящую на поверхность, можно заставить новый слой расти именно так, как нам нужно.
Такой точный, управляемый рост имеет критическое значение в современной полупроводниковой промышленности. Эпитаксиальные слои используются при создании транзисторов, лазеров, светодиодов, солнечных элементов, везде, где нужна идеальная кристаллическая структура без дефектов и примесей.
Именно за счёт эпитаксии можно, скажем, вырастить арсенид галлия на подложке из другого материала, задав нужную электронную структуру. От этого зависит, будет ли чип греться, работать стабильно и сколько лет проживёт.