On the interfacial processes at garnet LPE experiments

LPE experiments are carried out by the horizontal dipping technique with axial rotation of plane Gd3Ga5O12 (GGG) substrates oriented by means of an optical two-circle reflection goniometer. The measured growth rate of (YSm)3(FeGa)5O12 films as a function of the misorientation with respect to a singular {110} plane in the range 0.05o ≦ α ⪅ 13o shows an anisotropy depending nonlinearly on the angle. Surface kinetic coefficients are determined by separation of volume transport and interfacial processes. For 0o ≦ α ⪅ 8o the k(α) dependence is linear with a slope (1.4 ± 0.2) × 10−2 cm/s, for larger misorientations, however, the slope enlarges. The analysis of the experimental results with the combined volume and surface diffusion model from Gilmer, Ghez, Cabrera shows that the mean surface diffusion distance is in the order of the step height and the desolvation process at transition from surface to a kink can be neglected against the desolvation at transition from the liquid phase to the surface. This corresponds to Chernov's model, where surface diffusion is unimportant. The increasing slope of the k(α) curve for α ⪆ 8o suggests an interaction and superposition of atomic rough steps. LPE-Experimente werden durchgefuhrt mit der horizontalen Eintauchtechnik bei axialer Rotation ebener Gd3Ga5O12 (GGG)-Substrate, die mittels eines optischen Zweikreis-Goniometers orientiert wurden. Die gemessene Wachstumsgeschwindigkeit der (YSm)3(FeGa)5O12-Schichten zeigt als Funktion der Fehlorientierung bezuglich einer singularen {110}-Ebene im Bereich 0,05o ≦ α ⪅ 13o eine vom Winkel nichtlinear abhangende Anisotropie. Kinetische Koeffizienten der fehlorientierten Flachen werden durch Separation von Volumentransport- und Grenzflachenprozessen ermittelt. Fur 0o ≦ α ⪅ 8o ist die k(α)-Abhangigkeit linear mit dem Anstieg (1,4 ± 0,2) × 10−2 cm/s, fur grosere Winkel hingegen wachst der Anstieg. Die Analyse der experimentellen Resultate mit dem gekoppelten Volumen- und Oberflachendiffusionsmodell von Gilmer, Ghez, Cabrera ergibt, das die mittlere freie Weglange der Oberflachendiffusion in der Grosenordnung der Stufenhohe liegt, wahrend die Desolvatation beim Ubergang von der Oberflache auf eine Halbkristallage vernachlassigt werden kann gegenuber der Desolvatation beim Ubergang von der flussigen Phase zur Oberflache. Dies entspricht einem Modell von Chernov, in dem Oberflachendiffusion unwesentlich ist. Der wachsende Anstieg der k(α)-Kurve fur α ⪆ 8o deutet auf Wechselwirkung und Uberlagerung der atomar rauhen Stufen hin.