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一,分子束外延轮廓在超高真空环境下,具有一定热能的一个或多个分子(原子)束流喷射到晶体基板上,基板表面反应过程中的分子在“飞行”过程中几乎不会与性能:一种真空沉积方法起源:20世纪70年代初期,美国贝尔实验室应用:外延生长原子能级精确控制超薄的多层二维结构材料和器件(超字符,量子阱,调制掺杂异质结,量子阴:激光器,高电子迁移率晶体管等);结合其他工艺,还可以制备一维和零维纳米材料(量子线,量子点等)。MBE的典型特征:(1)从源炉中释放出的分子(原子)达到以“分子束”流的形式存在于基材表面。通过石英晶体膜厚的监测,可以严格控制生长速度。(2)分子束外延生长速度较慢,约为0.01-1nm / s。可以实现单原子(分子)层外延,具有优异的膜厚可控性。(3)通过调节源和基板之间挡板的开闭,可以严格控制膜的成分和杂质浓度,并且可以实现选择性外延生长。(4)非热平衡生长,衬底温度可以低于平衡温度,实现低温生长,可以有效减少互扩散和自掺杂。(5)具有反射性高-能量电子衍射仪(RHEED)等设备,可以实现原始价格观察,实时监控。生长速度相对较慢,既有MBE的优势,又有其不足之处,不适合厚膜生长和批量生产。硅分子束外延1基本概况硅分子束外延包括均质外延,异质外延。硅分子束外延是硅的外延生长通过原子,分子或离子的物理沉积在适当加热的硅基板上(或与硅有关的材料上)。(1)在外延期间,基板温度较低。(2)同时掺杂。(3)系统要保持高真空状态。(4)要特别注意原子清洁表面。图1硅MBE2的工作原理示意图硅分子束外延的发展历史相对于CVD缺陷而发展CVD缺陷:衬底高温,1050oC,到严重的掺杂(高温)。最初的分子束外延:将硅衬底加热到合适的温度,将硅真空蒸发到硅衬底上,进行外延生长。生长标准:入射分子充分移动到衬底的热表面,并以下列形式排列: 3硅分子束外延的重要性MBE硅是在严格控制的低温系统中进行的(1)可以很好地控制杂质浓度达到原子水平。未掺杂浓度控制在<3×1013 / cm3。(2)外延可以在最佳条件下进行而没有缺陷。(3)外延层的厚度可以控制在单原子层的厚度之内,可手动设计的几纳米至几十纳米的超晶格外延,并制备出性能优异的新型功能材料。(4)硅的均质外延,硅的异质外延。4外延生长设备发展方向:可靠性,高可靠性性能和通用性缺点:价格高,复杂,运行成本高。适用范围:可用于硅MBE,化合物MBE,III-V MBE,正在开发的金属半导体MBE。基本共同特征:(1)基本的超高真空系统,外延室,诺森加热室;(2)分析装置,LEED,SIMS,Yang EED等;(3)注入室。图2硅分子束外延系统示意图(1)冲浪电子束轰击硅靶的王牌,使其易于产生硅分子束。为了避免硅分子束向侧面的辐射造成不利影响,大面积的屏幕屏蔽和准直是必要的。(2)耐加热硅阴极不能产生强分子束,其他石墨柑桔罐都有Si-C染色后,最好的方法是使电子束蒸发以产生硅源。因为,某些部位的硅MBE温度较高,容易蒸发,所以硅对蒸发压力要求较低的蒸发源具有较高的温度。同时,光束的密度和扫描参数要控制。使硅熔池恰好位于硅棒中,硅棒就变成高纯度的柑橘。监视分子束有几种:(1)石英晶体通常用于监视束流,适当地进行束屏蔽和冷却,可以满足要求结果,但噪声会影响稳定性。几微米后,石英晶体失去线性。频繁交换,主系统经常充气,不利于工作。(2)离子表小,测量分子束压力,而不是测量分子束通量。由于沉积在系统上的成分离开了标准。(3)低能电子束通过分子束,利用激发荧光检测出电子。原子被激发并迅速降解为基态以产生uv荧光,并且光密度与光学聚焦后的光束密度成正比。对硅源进行反馈控制。不足:切断电子束,大部分的红外荧光和背景辐射会使信噪比恶化到不稳定的程度。 (4)原子吸收光谱,监测掺杂原子的束密度。在间歇的束流下,分别通过251.6nm和294.4nm的光辐射检测到Si和Ga。束通过原子束的吸收强度转换为原子束密度并获得相应的比率。分子束外延(MBE)衬底基底是一个难点,MBE是冷壁工艺,即硅衬底加热到1200℃,环境到室温。另外,确保硅晶片温度均匀。希尔电阻耐火金属和石墨阴极,背面辐射加热,并将整个加热部件安装在液氮冷却的容器中,以减少真空部件的热辐射。旋转基板以确保均匀加热。自由偏转,可以增强二次注入的掺杂效果。
资料来源:Meeyou Carbide

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