在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术。在超高真空条件下,由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸汽,经小孔准直后形成的分子束或原子束,直接喷射到适当温度的单晶基片上,同时控制分子束对衬底扫描,就可使分子或原子按晶体排列一层层地生长在基片上形成薄膜。随子束外延法是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术。在超高真空条件下,由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸汽,经小孔准直后形成的分子束或原子束,直接喷射到适当温度的单晶基片上,同时控制分子束对衬底扫描,就可使分子或原子按晶体排列一层层地生长在基片上形成薄膜。随着超高真空技术的发展、源控制技术的进步、衬底表面处理技术以及生长过程实时监测技术的改进,这种方法已经成为比较先进的薄膜生长技术。典型的MBE设备由束源炉、样品台、
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f加热器、控制系统、超高真空系统和检测分析系统。
MBE技术自1986年问世以来有了较大的发展,MBE作为一种高级真空蒸发形式,因其在材料化学组分和生长速率控制等方面的优越性,非常适合于各种化合物半导体及其合金材料的同质结和异质结外延生长,并在技术半导体场效应晶体管、高电子迁移率晶体管、异质结构场效应晶体管、异质结双极晶体管等微波、毫米波器件及电路和光电器件制备中发挥了重要作用。近几年来,随着器件性能要求的不断提高,器件设计正向尺寸微型化、结构新颖化、空间低维化、能量量子化方向发展。目前世界上有许多国家和地区都在研究MBE技术,包括美国、日本、英国、法国、德国和我国台湾13。国外已有报道取得了一些重要的成果,美国的RyuYRZhuS等已经制作出掺As的p型Z
O薄膜。日本的TamuraK等用晶格匹配衬底制作了与体单晶质量相近的Z
O薄膜。近年来,尤其是激光分子束外延法取得了显著的成果。激光分子束外延法是集脉冲激光沉积和传统的分子束外延于一身,特别适合于多元素、高熔点、复杂层状结构的薄膜或超晶格的制备,它可以利用原位实时监控设备对生长条件进行实时控制,以实现原子尺度地控制薄膜的外延生长。评论:
分子束外延法的优点是:生长温度底,能把诸如扩散这类不希望出现的热激活过程减少到最低;生长速率慢,外延层厚度可以精确控制,生长表面或界面可以达到原子级光滑度,因而可以制备极薄的薄膜;超高真空下生长,与溅射方法相比更容易进行单晶薄膜生长,并为在确定条件下进行表面研究和外延生长机理的研究创造了条件;生长的薄膜能保持原来靶材的化学计量比;r