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まず、分子線エピタキシャルプロファイル超高真空環境では、結晶基板への1つ以上の分子(原子)ビームジェットの特定の熱エネルギーにより、基板表面の反応プロセス分子との衝突がほとんど発生しません。雰囲気ガス、基板への分子ビームの形で、エピタキシャル成長、それ故に名前。プロパティ:真空蒸着法起源:20世紀、70年代初頭、米国ベル研究所用途:エピタキシャル成長原子レベルの超精密制御薄い多層2次元構造の材料とデバイス(スーパーキャラクター、量子井戸、変調ドーピングヘテロ接合、量子陰イオン:レーザー、高電子移動度トランジスタなど)。他のプロセスと組み合わせるだけでなく、1次元および0次元のナノ材料(量子線、量子ドットなど)の準備も行います。MBEの典型的な特徴:(1)ソース炉から放出される分子(原子)は「分子ビーム」ストリームの形の基板表面。水晶振動子の膜厚モニタリングにより、成長速度を厳密に制御できます。(2)分子線エピタキシー成長速度は遅く、約0.01〜1 nm / sです。単原子(分子)層のエピタキシーを実現し、優れた膜厚制御性を実現します。(3)ソースと基板間のバッフルの開閉を調整することで、膜の組成と不純物濃度を厳密に制御でき、選択的エピタキシャル成長を実現できます。(4)非熱平衡成長、基板温度を平衡温度より低くして低温成長を実現し、相互拡散と自己ドーピングを効果的に低減できます。(5)反射型高エネルギー電子回折(RHEED)およびその他のデバイスは、元の価格の観察、リアルタイムモニタリングを実現できます。成長速度は比較的遅く、両方のMBEが利点ですが、その欠如もあり、厚膜の成長や大量生産には適していません。 、シリコン分子線エピタキシー1基本プロファイルシリコン分子線エピタキシーには、均一エピタキシー、ヘテロエピタキシーが含まれます。シリコン分子線エピタキシーは、ケイ酸のエピタキシャル成長です。原子、分子、またはイオンの物理的堆積によって適切に加熱されたシリコン基板上の(またはシリコン関連の材料)(1)エピタキシャル期間中、基板の温度はより低い(2)同時ドーピング(3)高真空を維持するシステム(4)アトミッククリーン表面に特に注意を払う図1シリコンMBE2の動作原理の概略図シリコン分子線エピタキシーの開発履歴CVD欠陥に関連して開発CVD欠陥:基板高温、1050oC、深刻なドーピングに(高温で)。元の分子線エピタキシー:適切な温度に加熱されたシリコン基板、シリコン基板へのシリコンの真空蒸着、エピタキシャル成長成長基準:入射分子は基板の高温表面に十分に移動し、単結晶。3シリコン分子線エピタキシーの重要性シリコンMBEは、厳密に制御された極低温システムで実行されます。(1)は、不純物濃度を適切に制御して、原子レベルに到達できます。アンドープ濃度は<3×1013 / cm3で制御されます。(2)エピタキシーは、欠陥のない最良の条件下で実行できます。(3)エピタキシャル層の厚さは、単一原子層の厚さ内で制御できます。手動で設計可能な数nm〜数十nmの超格子エピタキシー、および新しい機能材料の優れた性能の準備(4)シリコンの均一エピタキシー、シリコンのヘテロエピタキシー4エピタキシャル成長装置開発方向:信頼性、高パフォーマンスと汎用性短所:高価格、複雑、高運用コストスコープ:シリコンMBE、化合物MBE、III-V MBE、金属半導体MBEが開発中の場合に使用可能基本的な共通機能:(1)基本的な超高真空システム、エピタキシャルチャンバー、Nuosen加熱室;(2)分析手段、LEED、SIMS、Yang EEDなど;(3)注入チャンバー図2シリコン分子ビームエピタキシャルシステムの概略図(1)サーフの電子ビーム衝撃シリコンターゲットのエースにより、シリコン分子線の生成が容易になります。シリコン分子線が側面に放射されて悪影響が生じるのを防ぐには、大面積のスクリーンシールドとコリメーションが必要です。(2)シリコンカソードの加熱に対する抵抗は、強い分子線を生成できません。他のグラファイトシトラスポットには、 Si-C染色、最良の方法は、電子源を蒸着してシリコンソースを生成することです。シリコンMBE温度の一部は高く、蒸発しやすいため、蒸発源のシリコン低蒸発圧力要件の温度は高くなります。同時に、制御するビーム密度とスキャンパラメータ。シリコンの溶融ピットをシリコンロッドの真中にすることで、シリコンロッドは高純度の柑橘類になります。分子ビームの監視にはいくつかの種類があります。(1)ビーム電流を監視するために水晶がよく使用され、ビームのシールドと冷却が適切であり、満たすことができます。結果と、しかしノイズは安定性に影響を与えます。数μm後、水晶振動子はその直線性を失います。頻繁な交換、メインシステムはしばしば膨張し、機能しません。(2)小さなイオンテーブル、分子ビームフラックスを測定するのではなく、分子ビーム圧力を測定しました。標準を残しているシステムコンポーネントへの堆積のため。(3)分子線を介した低エネルギー電子線、励起蛍光によって検出された電子の使用。原子は励起されてすぐに基底状態に劣化し、UV蛍光を生成します。光学密度は、光学集束後のビーム密度に比例します。シリコンソースのフィードバック制御を行います。不適切:電子ビームを遮断すると、ほとんどの赤外線蛍光とバックグラウンド放射により、信号対雑音比が不安定な範囲まで悪化します。原子クラスのみを測定し、分子物質を測定することはできません。(4)原子吸収スペクトル、ドープ原子のビーム密度を監視します。断続的なビーム電流により、SiおよびGaはそれぞれ251.6 nmおよび294.4 nmの光放射によって検出されました。原子ビームによるビームの吸収強度が原子ビーム密度に変換され、対応する比率が得られました。分子ビームエピタキシー(MBE)基板ベースは難しい点です。MBEはコールドウォールプロセス、つまりシリコン基板の加熱です1200℃まで、室温までの環境。また、シリコンウエハーは均一な温度を確保します。丘の抵抗の高融点金属とグラファイトのカソード、輻射加熱の背面、および加熱部品全体は、真空コンポーネントの熱輻射を低減するために、液体窒素冷却コンテナに取り付けられています。基板を回転させて均一な加熱を確保します。自由な偏向は、二次注入ドーピング効果を高めることができます。
出典:Meeyou Carbide

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