Зростання кристала з затравки визначає простий принцип - атоми рухаються по поверхні зразка і знаходять для себе енергетично вигідні положення. Але лише в останні роки вдалося (за допомогою зондової мікроскопії) детально розібратися в цьому процесі і запропонувати для нього добре розроблену теоретичну модель.

S.J.Liu et al., «Applied Physics Letters», 2002 v.80, р.3295

Енергетичні рівні побудови кристалів

Якби атоми, що потрапили на плоску поверхню, вели себе як кульки на столі, то при досягненні її межі вони скочувалися б на нижній шар. Однак, підійшовши до краю сходинки, атоми сповільнюються, оскільки зустрічають потенційний бар'єр: адже в момент спуску їх зв'язку з сусідами послаблюються (цей бар'єр називають двовимірним). Схожа ситуація виникає і при русі атома уздовж стінки, якщо він зустрічає в ній злам, - поворот за ріг теж вимагає додаткової енергії (одновимірний бар'єр). Нарешті є і тривимірні бар'єри, коли атому належить стрибнути з однієї тераси на іншу (висота сходинки - кілька атомних шарів); зазвичай для цього їм потрібно більше енергії, ніж у випадку двовимірного бар'єру, тобто при спуску на один атомний рівень.

Тому атоми, потрапивши з маточного розчину на якусь площину, не люблять сходити з неї, а також огинати на ній кути. Це призводить до зигзагоподібним кордонів кожного шару і до формування нових шарів - атоми піднімаються вгору, як би будуючи піраміду. Тепер, визначивши величини всіх цих потенційних бар'єрів для того чи іншого типу атомів і знаючи будову затравки, можна буде прогнозувати хід росту кристалу, і комп'ютери відтворять його на екрані монітора.