Principio de epitaxia del haz molecular

En primer lugar, el perfil epitaxial del haz molecularEn el entorno de vacío ultraalto, con una cierta energía térmica de una o más moléculas (átomos) chorro de haz al sustrato de cristal, el proceso de reacción de la superficie del sustratoLas moléculas en el proceso de "vuelo" casi no colisionan con el gas ambiental, en forma de haz molecular al sustrato, el crecimiento epitaxial, de ahí el nombre. Propiedades: un método de deposición al vacío Origen: siglo XX, principios de los 70, laboratorio Bell de los Estados Unidos Aplicaciones: crecimiento epitaxial nivel atómico control preciso de ultra- materiales y dispositivos de estructura bidimensional multicapa delgada (supercarácter, pozos cuánticos, heterounión de dopaje de modulación, yin cuántico: láseres, transistores de alta movilidad de electrones, etc.); combinado con otros procesos, pero también la preparación de nanomateriales unidimensionales y de dimensión cero (líneas cuánticas, puntos cuánticos, etc.). Características típicas de MBE: (1) Las moléculas (átomos) emitidas desde el horno fuente alcanzan la superficie del sustrato en forma de una corriente de "haz molecular". A través del monitoreo del espesor de la película de cristal de cuarzo, puede controlar estrictamente la tasa de crecimiento. (2) La tasa de crecimiento de la epitaxia del haz molecular es lenta, alrededor de 0.01-1nm / s. Puede lograr una epitaxia de una sola capa atómica (molecular), con una excelente capacidad de control del espesor de la película.(3) Al ajustar la apertura y el cierre del deflector entre la fuente y el sustrato, la composición y la concentración de impurezas de la película pueden controlarse estrictamente, y Se puede lograr un crecimiento epitaxial selectivo. (4) crecimiento de equilibrio no térmico, la temperatura del sustrato puede ser más baja que la temperatura de equilibrio, para lograr un crecimiento a baja temperatura, puede reducir efectivamente la interdifusión y el autodopaje. (5) con alta reflexión La difracción de electrones de energía (RHEED) y otros dispositivos pueden lograr la observación del precio original, monitoreo en tiempo real. La tasa de crecimiento es relativamente lenta, tanto MBE es una ventaja, pero también su falta, no es adecuado para el crecimiento de película gruesa y la producción en masa. Segundo , epitaxia de haz molecular de silicio1 perfil básico La epitaxia de haz molecular de silicio incluye epitaxia homogénea, heteroepitaxia. La epitaxia de haz molecular de silicio es el crecimiento epitaxial de sílice (o materiales relacionados con el silicio) sobre un sustrato de silicio adecuadamente calentado por deposición física de átomos, moléculas o iones. (1) durante el período epitaxial, el sustrato está a una temperatura más baja. (2) Dopaje simultáneo. (3) el sistema para mantener un alto vacío. (4) preste especial atención a la superficie limpia atómica. al dopaje grave (con temperatura alta). La epitaxia del haz molecular original: el sustrato de silicio se calienta a la temperatura adecuada, la evaporación al vacío del silicio al sustrato de silicio, el crecimiento epitaxial. Criterios de crecimiento: las moléculas incidentes se mueven lo suficiente hacia la superficie caliente del sustrato y se organizan en forma de un solo cristal.3 La importancia de la epitaxia de haz molecular de silicio El MBE de silicio se lleva a cabo en un sistema criogénico estrictamente controlado. (1) puede controlar bien la concentración de impurezas para alcanzar el nivel atómico. La concentración no dopada se controla a <3 × 1013 / cm3.(2) La epitaxia se puede llevar a cabo en las mejores condiciones sin defectos.(3) El espesor de la capa epitaxial se puede controlar dentro del espesor de la capa atómica única, epitaxia superlattice, varios nm ~ varias decenas de nm, que se puede diseñar manualmente, y la preparación de un excelente rendimiento de los nuevos materiales funcionales.(4) epitaxia homogénea de silicio, heteroepitaxia de silicio.4 equipo de crecimiento epitaxialDirección de desarrollo: confiabilidad, alta rendimiento y versatilidad Desventajas: precios altos, costos operativos altos y complejos. Alcance: se puede usar para MBE de silicio, MBE compuesto, MBE III-V, MBE de semiconductores metálicos que se está desarrollando. Características comunes básicas: (1) sistema básico de ultra alto vacío, cámara epitaxial, sala de calefacción Nuosen; (2) medios de análisis, LEED, SIMS, Yang EED, etc.; (3) cámara de inyección. ce del objetivo de silicio, lo que facilita la producción de haz molecular de silicio. Para evitar que la radiación del haz molecular de silicio hacia un lado cause efectos adversos, es necesaria la colimación y el blindaje de la pantalla de área grande. (2) la resistencia al calentamiento del cátodo de silicio no puede producir un haz molecular fuerte, las otras ollas de cítricos de grafito tienen Si-C teñido, la mejor manera es la evaporación del haz de electrones para producir una fuente de silicio. Debido a que algunas partes de la temperatura MBE de silicio son más altas, fáciles de evaporar, los requisitos de baja presión de evaporación de silicio de la fuente de evaporación tienen una temperatura más alta. Al mismo tiempo, la densidad del haz y los parámetros de exploración para controlar. Haciendo el hoyo de fusión de silicio justo en la varilla de silicio, las varillas de silicio se convierten en cítricos de alta pureza. con los resultados, pero el ruido afecta la estabilidad. Después de varios μm, el cristal de cuarzo pierde su linealidad. Intercambio frecuente, el sistema principal a menudo está inflado, lo que no es propicio para el trabajo. (2) mesa de iones pequeños, presión de haz molecular medida, en lugar de medir el flujo de haz molecular. Debido a la deposición en los componentes del sistema que salen del estándar. (3) haz de electrones de baja energía, a través del haz molecular, el uso de electrones detectados por la fluorescencia de excitación. Los átomos se excitan y se degradan rápidamente al estado fundamental para producir fluorescencia ultravioleta, y la densidad óptica es proporcional a la densidad del haz después del enfoque óptico. Realice el control de retroalimentación de la fuente de silicio. Inadecuado: corte el haz de electrones, la mayor parte de la fluorescencia infrarroja y la radiación de fondo harán que la relación señal/ruido se deteriore hasta el punto de la inestabilidad. Solo midió la clase atómica, no puede medir sustancias moleculares. (4) Espectros de absorción atómica, controlando la densidad del haz de los átomos dopados. Con la corriente del haz intermitente, Si y Ga fueron detectados por radiación óptica de 251,6 nm y 294,4 nm respectivamente. La intensidad de absorción del haz a través del haz atómico se convirtió en densidad del haz atómico y se obtuvo la relación correspondiente. La base del sustrato de epitaxia de haz molecular (MBE) es un punto difícil. MBE es un proceso de pared fría, es decir, el calentamiento del sustrato a 1200 ℃, el ambiente a temperatura ambiente. Además, la oblea de silicio para garantizar una temperatura uniforme. El cátodo de grafito y metal refractario resistente a las colinas, la parte posterior del calentamiento por radiación y todas las partes de calentamiento están instaladas en contenedores enfriados con nitrógeno líquido para reducir la radiación térmica de los componentes de vacío. El sustrato se gira para garantizar un calentamiento uniforme. Desviación libre, puede mejorar el efecto de dopaje de implantación secundaria.
Fuente: Meeyou Carbide