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分子束外延
鎖定
分子束外延(MBE)是新發展起來的外延制膜方法,也是一種特殊的
真空鍍膜工藝。外延是一種製備單晶薄膜的新技術,它是在適當的
襯底與合適的條件下,沿襯底材料晶軸方向
逐層生長薄膜的方法。該技術的優點是:使用的襯底温度低,
膜層生長速率慢,
束流強度易於精確控制,膜層組分和
摻雜濃度可隨源的變化而迅速調整。用這種技術已能製備薄到幾十個原子層的單晶薄膜,以及交替生長不同組分、不同摻雜的薄膜而形成的超薄層量子顯微
結構材料。
[1]
- 中文名
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分子束外延
- 外文名
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Molecular beam epitaxy
- 英文縮寫
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MBE
- 所屬類別
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薄膜工藝
分子束外延原理
分子束外延的英文縮寫為MBE,這是一種在晶體基片上生長高質量的晶體薄膜的新技術。在
超高真空條件下,由裝有各種所需組分的
爐子加熱而產生的
蒸氣,經小孔
準直後形成的
分子束或原子束,
直接噴射到適當温度的單晶基片上,
同時控制分子束對
襯底掃描,就可使分子或原子按晶體排列一層層地“長”在基片上形成薄膜。
分子束外延結構特點
(1)
生長速率極慢,大約1um/小時,相當於每秒生長一個單原子層,因此有利於實現精確控制厚度、結構與成分和形成陡峭的
異質結構等。實際上是一種原子級的加工技術,因此MBE特別適於生長
超晶格材料。
(3)由於生長是在超高真空中進行的,襯底表面經過處理可成為完全清潔的,在外延過程中可避免
沾污,因而能生長出質量極好的
外延層。在分子束外延裝置中,一般還附有用以檢測
表面結構、成分和真空殘餘氣體的儀器,可以隨時監控外延層的成分和結構的完整性,有利於
科學研究.
(4)MBE是一個動力學過程,即將入射的
中性粒子(原子或分子)一個一個地堆積在襯底上進行生長,而不是一個
熱力學過程,所以它可以生長按照普通熱平衡生長方法難以生長的薄膜。
(5)MBE是一個超高真空的物理沉積過程,既不需要考慮中間
化學反應,又不受質量傳輸的影響,並且利用快門可以對生長和中斷進行瞬時控制。因此,膜的組分和
摻雜濃度可隨源的變化而迅速調整。
分子束外延應用
分子束外延不僅可用來製備現有的大部分器件,而且也可以製備許多新器件,包括其它方法難以實現的,如藉助原子尺度膜厚控制而製備的
超晶格結構
高電子遷移率晶體管和多量子阱型
激光二極管等。我們在公車上看到的車站預告板,在體育場看到的超大顯示屏,其發光元件就是由分子束外延製造的。
[1]
- 參考資料
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1.
田民波.薄膜技術與薄膜材料.北京:清華大學出版社,2006:369-374