分子束外延.ppt
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分子束外延.ppt
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一外延一外延v外延:
是一种新的薄膜沉积技术,他是在单外延:
是一种新的薄膜沉积技术,他是在单晶基片上,在合适的条件下,沿基片表面形晶基片上,在合适的条件下,沿基片表面形成一层晶体结构完整的新单晶层的制膜方法。
成一层晶体结构完整的新单晶层的制膜方法。
v外延分为:
同质外延和异质外延。
外延分为:
同质外延和异质外延。
二二外延对基片材料的要求外延对基片材料的要求v在沉积温度下,基片材料稳定,不发生分解。
在沉积温度下,基片材料稳定,不发生分解。
v在异质外延时,基片与薄膜材料具有相同晶在异质外延时,基片与薄膜材料具有相同晶体结构,相近的晶格常数和热膨胀系数。
体结构,相近的晶格常数和热膨胀系数。
三、分子束外延三、分子束外延v分子束外延(分子束外延(MBE)是新发展起来的外延制)是新发展起来的外延制膜方法,也是一种特殊的真空镀膜工艺。
它膜方法,也是一种特殊的真空镀膜工艺。
它是在超高真空条件下,将薄膜诸组分元素的是在超高真空条件下,将薄膜诸组分元素的分子束流直接喷到衬底表面,从而在其上形分子束流直接喷到衬底表面,从而在其上形成外延层的技术。
成外延层的技术。
v其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层,且其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层,且能够精确控制膜厚、组分和掺杂,适合于制能够精确控制膜厚、组分和掺杂,适合于制作微波、光电和多层结构器件。
作微波、光电和多层结构器件。
分子束外延装置图分子束外延装置图v分子束外延装置主要由工作室、分子束喷射炉和分子束外延装置主要由工作室、分子束喷射炉和各种监控仪器组成。
各种监控仪器组成。
特点:
特点:
v其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层,且能够其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层,且能够精确控制膜厚、组分和掺杂,适合于制作微波、精确控制膜厚、组分和掺杂,适合于制作微波、光电和多层结构器件。
光电和多层结构器件。
v分子束外延制膜是将原子一个一个地直接沉积在分子束外延制膜是将原子一个一个地直接沉积在衬底上实现外延生成的。
分子束外延虽然也是一衬底上实现外延生成的。
分子束外延虽然也是一个蒸发过程,但它并不以蒸发温度为控制参数,个蒸发过程,但它并不以蒸发温度为控制参数,而以系统中的四极质谱仪、原子吸收光谱等现代而以系统中的四极质谱仪、原子吸收光谱等现代仪器精密地监控分子束的种类和强度,从而严格仪器精密地监控分子束的种类和强度,从而严格控制生长过程与生长速率。
控制生长过程与生长速率。
v分子束外延是一个超高真空的物理淀积过程,利分子束外延是一个超高真空的物理淀积过程,利用快门可对生长和中断进行瞬时控制。
因此,膜用快门可对生长和中断进行瞬时控制。
因此,膜的组分和掺杂浓度可随要求的变化作迅速调整。
的组分和掺杂浓度可随要求的变化作迅速调整。
v分子束外延能独立控制各蒸发源的蒸发和喷射速度,从而能分子束外延能独立控制各蒸发源的蒸发和喷射速度,从而能制备合金薄膜。
制备合金薄膜。
v分子束外延的衬底温度低,因此降低了界面上热膨胀引入的分子束外延的衬底温度低,因此降低了界面上热膨胀引入的晶格失配效应和衬底杂质对外延层的自掺杂扩散影响。
晶格失配效应和衬底杂质对外延层的自掺杂扩散影响。
v分子束外延是动力学过程,即将入射的中性粒子(原子或分分子束外延是动力学过程,即将入射的中性粒子(原子或分子)一个一个地堆积在衬底上进行生长,而不是一个热力学子)一个一个地堆积在衬底上进行生长,而不是一个热力学过程,所以它是按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜。
过程,所以它是按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜。
v分子束外延的另一显著特点是生长速率低,大约分子束外延的另一显著特点是生长速率低,大约1,相当于每秒生长一个单原子层,因此有利于实现精确控制厚相当于每秒生长一个单原子层,因此有利于实现精确控制厚度、结构与成分和形成陡峭异质结等,特别适于生长超晶格度、结构与成分和形成陡峭异质结等,特别适于生长超晶格材料和外延薄膜材料。
分子束外延受衬底材料的影响较大,材料和外延薄膜材料。
分子束外延受衬底材料的影响较大,要求外延材料与衬底材料的晶格结构和原子间距相互匹配,要求外延材料与衬底材料的晶格结构和原子间距相互匹配,晶格失配率要晶格失配率要7%。
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