Zasada epitaksji wiązki molekularnej

Po pierwsze, profil epitaksjalny wiązki molekularnej. gaz otoczenia, w postaci wiązki molekularnej do podłoża, wzrost epitaksjalny, stąd nazwa.Właściwości: Metoda osadzania próżniowego Pochodzenie: XX wiek, początek lat 70-tych, Stany Zjednoczone Laboratorium BellaZastosowania: wzrost epitaksjalny poziom atomowy precyzyjna kontrola ultra- materiały i urządzenia o cienkiej wielowarstwowej strukturze dwuwymiarowej (superznaki, studnie kwantowe, heterozłącze domieszkujące modulację, kwantowe yin: lasery, tranzystory o wysokiej ruchliwości elektronów itp.); w połączeniu z innymi procesami, ale także przygotowaniem jednowymiarowych i bezwymiarowych nanomateriałów (linie kwantowe, kropki kwantowe itp.). Typowe cechy MBE:(1) Cząsteczki (atomy) emitowane z pieca źródłowego powierzchnia podłoża w postaci strumienia „wiązki molekularnej”. Poprzez monitorowanie grubości warstwy kryształu kwarcu można ściśle kontrolować tempo wzrostu. (2) tempo wzrostu epitaksji wiązki molekularnej jest powolne, około 0,01-1 nm/s. Może osiągnąć epitaksję z pojedynczą atomową (cząsteczkową) warstwą, z doskonałą kontrolą grubości folii. (3) Dostosowując otwarcie i zamknięcie przegrody między źródłem a podłożem, można ściśle kontrolować skład i stężenie zanieczyszczeń w folii, i można osiągnąć selektywny wzrost epitaksjalny. (4) nietermiczny wzrost równowagi, temperatura podłoża może być niższa niż temperatura równowagi, aby osiągnąć niski wzrost temperatury, może skutecznie zmniejszyć wzajemną dyfuzję i samodomieszkowanie. (5) z odblaskowym wysokim Dyfrakcja elektronów energii (RHEED) i inne urządzenia mogą osiągnąć pierwotną obserwację ceny, monitorowanie w czasie rzeczywistym. Tempo wzrostu jest stosunkowo powolne, zarówno MBE jest zaletą, ale także jego brak, nie nadaje się do wzrostu grubej warstwy i masowej produkcji. , krzemowa epitaksja z wiązek molekularnych1 profil podstawowyKrzemowa epitaksja z wiązek molekularnych obejmuje epitaksję jednorodną, heteroepitaksję. na (lub materiałach pokrewnych krzemowi) na odpowiednio podgrzanym podłożu krzemowym przez fizyczne osadzanie atomów, cząsteczek lub jonów.(1) w okresie epitaksjalnym podłoże ma niższą temperaturę.(2) Jednoczesne domieszkowanie.(3) system do utrzymywania wysokiej próżni.(4) Zwróć szczególną uwagę na czystą powierzchnię atomową.Rysunek 1 Schemat ideowy zasady działania krzemu MBE2 Historia rozwoju epitaksji z wiązek molekularnych krzemuOpracowany w odniesieniu do defektów CVD.Defekty CVD: wysoka temperatura podłoża, 1050oC, do poważnego dopingu (z wysoką temperaturą). Oryginalna epitaksja z wiązek molekularnych: podłoże krzemowe podgrzane do odpowiedniej temperatury, próżniowe odparowanie krzemu do podłoża krzemowego, wzrost epitaksjalny. Kryteria wzrostu: Cząsteczki padające poruszają się wystarczająco do gorącej powierzchni podłoża i są ułożone w postaci pojedynczy kryształ.3 Znaczenie krzemowej epitaksji z wiązek molekularnych Krzemowy MBE jest wykonywany w ściśle kontrolowanym systemie kriogenicznym.(1) może dobrze kontrolować stężenie zanieczyszczeń, aby osiągnąć poziom atomowy. Stężenie niedomieszkowane jest kontrolowane na poziomie <3 × 1013/cm3.(2) Epitaksja może być przeprowadzona w najlepszych warunkach bez defektów.(3) Grubość warstwy epitaksjalnej można kontrolować w obrębie grubości pojedynczej warstwy atomowej, epitaksja supersieciowa, kilka nm ~ kilkadziesiąt nm, którą można zaprojektować ręcznie, oraz przygotowanie doskonałej wydajności nowych materiałów funkcjonalnych.(4) Jednorodna epitaksja krzemu, heteroepitaksja krzemu.4 sprzęt do wzrostu epitaksjalnegoKierunek rozwoju: niezawodność, wysoka wydajność i wszechstronnośćWady: wysokie ceny, skomplikowane, wysokie koszty eksploatacji.Zakres: może być stosowany do krzemowych MBE, mieszanek MBE, III-V MBE, metalowych półprzewodników MBE jest w trakcie rozwoju.Podstawowe cechy wspólne:(1) podstawowy system ultrawysokiej próżni, komora epitaksjalna, kotłownia Nuosen; (2) środki do analizy, LEED, SIMS, Yang EED itp.; (3) komora wtryskowa. ce celu krzemowego, co ułatwia wytwarzanie krzemowej wiązki molekularnej. Aby uniknąć promieniowania wiązki molekularnej krzemu na bok, aby spowodować niepożądane skutki, konieczne jest ekranowanie ekranu o dużej powierzchni i kolimacja. (2) odporność na ogrzewanie katody krzemowej nie może wytworzyć silnej wiązki molekularnej, inne grafitowe doniczki cytrusowe mają Barwiony Si-C, najlepszym sposobem jest odparowanie wiązki elektronów w celu wytworzenia źródła krzemu. Ponieważ niektóre części temperatury MBE krzemu są wyższe, łatwe do odparowania, krzemowe wymagania dotyczące niskiego ciśnienia parowania źródła parowania mają wyższą temperaturę. Jednocześnie gęstość wiązki i parametry skanowania do kontroli. Dzięki temu, że krzemowy dół do topienia znajduje się właśnie w krzemowym pręcie, krzemowe pręty stają się cytrusami o wysokiej czystości. Istnieje kilka rodzajów monitorowania wiązki molekularnej: (1) Kryształ kwarcu jest często używany do monitorowania prądu wiązki, odpowiedniego ekranowania wiązki i chłodzenia, może być zaspokojony z wynikami, ale hałas wpływa na stabilność. Po kilku μm kryształ kwarcu traci swoją liniowość. Częsta wymiana, główny system jest często napompowany, co nie sprzyja pracy. (2) mały stół jonowy, mierzy ciśnienie wiązki molekularnej, a nie strumień wiązki molekularnej. Ze względu na osadzanie się na elementach układu opuszczających normę.(3) niskoenergetyczna wiązka elektronów, poprzez wiązkę molekularną, wykorzystuje elektrony wykrywane przez wzbudzenie fluorescencji. Atomy są wzbudzane i szybko degradują się do stanu podstawowego, aby wytworzyć fluorescencję UV, a gęstość optyczna jest proporcjonalna do gęstości wiązki po ogniskowaniu optycznym. Wykonaj kontrolę sprzężenia zwrotnego źródła krzemu. Nieodpowiednie: odcięcie wiązki elektronów, większość fluorescencji podczerwonej i promieniowania tła spowoduje pogorszenie stosunku sygnału do szumu do stopnia niestabilności. Mierzy tylko klasę atomową, nie może mierzyć substancji molekularnych. (4) Widma absorpcji atomowej, monitorujące gęstość wiązki domieszkowanych atomów. Przy przerywanym prądzie wiązki Si i Ga zostały wykryte odpowiednio przez promieniowanie optyczne 251,6 nm i 294,4 nm. Intensywność absorpcji wiązki przez wiązkę atomową została przeliczona na gęstość wiązki atomowej i uzyskano odpowiedni stosunek. Podstawa podłoża epitaksji wiązki molekularnej (MBE) jest trudnym punktem. MBE to proces zimnej ściany, czyli nagrzewanie podłoża krzemowego do 1200 ℃, środowisko do temperatury pokojowej. Dodatkowo wafel krzemowy zapewnia równomierną temperaturę. Katoda z ogniotrwałego metalu i grafitu, tylna część ogrzewania radiacyjnego oraz całe elementy grzejne są instalowane w pojemnikach chłodzonych ciekłym azotem w celu zmniejszenia promieniowania cieplnego elementów próżniowych. Podłoże jest obracane, aby zapewnić równomierne ogrzewanie. Swobodne ugięcie może wzmocnić efekt domieszkowania wtórnej implantacji.
Źródło: Carbide Meeyou