Epitaxy wiązki molekularnej, powszechnie znane jako MBE, jest jedną z najbardziej precyzyjnych technologii osadzenia cienkich folii stosowanych w nowoczesnych badaniach i produkcji półprzewodników.Arthur i Alfred YCho w Bell Laboratories pod koniec lat sześćdziesiątych, MBE stał się ważną platformą do produkcji wysokiej jakości warstw epitaksyalnych dla zaawansowanych urządzeń półprzewodnikowych.
W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci systemy MBE nieustannie ewoluowały.kontrola temperatury i charakterystyka in situ znacznie poprawiły jakość kryształu, powtarzalność procesu, jednolitość wydajności i grubości w coraz większych płytkach.
Proces ten odbywa się w środowisku o bardzo wysokiej próżni, gdzie materiały źródłowe są podgrzewane, aż wytwarzają wiązki atomów lub cząsteczek, które poruszają się w kierunku podgrzewanego podłoża.
Kiedy te promienie atomowe lub molekularne osiągają powierzchnię aktywowanego podłoża, następuje szereg procesów fizycznych i chemicznych.temperatura podłoża i czas wzrostu, MBE może osiągnąć niezwykle precyzyjne osadzenie folii, w niektórych przypadkach zbliżając się do kontroli pojedynczej warstwy atomowej.
Ta zdolność sprawia, że MBE jest szczególnie cenne dla heterostruktur półprzewodnikowych, struktur kwantowych i innych urządzeń, które wymagają bardzo dokładnej kontroli składu i jakości interfejsu.
W przypadku systemów MBE o stałym źródle źródło molekularne źródło wiązki jest jednym z najważniejszych elementów.
Różne materiały źródłowe wymagają różnych konstrukcji źródła parowania, aby osiągnąć odpowiednią stabilność i czystość wiązki.,Można stosować wiele konfiguracji źródeł w zależności od ciśnienia pary i właściwości termicznych każdego elementu.
Typowe źródło składa się z obojętnego tygła zawierającego materiał źródłowy stały lub ciekły.dopóki materiał nie odparowuje i nie tworzy wiązki molekularnej lub atomowej.
W celu stabilizacji temperatury źródła wykorzystuje się termoelementy i precyzyjne regulatory temperatury.Systemy chłodzenia wodą są również powszechnie stosowane wokół zestawu źródła, aby zapobiec niepożądanemu ogrzewaniu i wydzielaniu gazu z otaczających elementów, co w przeciwnym razie mogłoby zanieczyszczyć warstwę epitaksjalną.
Proces wzrostu MBE obejmuje kilka ważnych mechanizmów powierzchniowych.
Po pierwsze, przychodzące atomy lub cząsteczki są adsorbowane na powierzchnię podłoża.
Po adsorpcji gatunki te mogą się rozprzestrzeniać po powierzchni i, w zależności od systemu materiału, podlegać dysocjacji.
Niektóre atomy następnie włączane są do krystalicznej siatki podłoża lub rosnącej warstwy epitaksyalnej.Inne atomy, które nie są włączone mogą ostatecznie desorbować z powierzchni z powodu energii cieplnej.
W przypadku półprzewodnikowych MBE III-V procesy te są silnie pod wpływem temperatury podłoża i względnych strumieni pierwiastków grupy III i V.
Temperatura podłoża kontroluje dyfuzję powierzchniową, migrację i desorpcję.podczas gdy strumień Grupy V pomaga kontrolować stochiometrię powierzchni, zachowanie desorpcji i stosunek V/III.
Utrzymanie prawidłowej równowagi pomiędzy tymi parametrami jest niezbędne do osiągnięcia stabilnego wzrostu wątroby.
W trybie Frank-Van der Merwe interakcja między atomami zdeponowanymi a podłożem jest silniejsza niż interakcja między samymi atomami zdeponowanymi.
W rezultacie atomy mają tendencję do rozprzestrzeniania się na podłożu, tworząc dwuwymiarowe jądra, które stopniowo łączą się w ciągłą warstwę atomową.
Następnie kolejne warstwy składa się w kolejności, tworząc stosunkowo gładką i jednolitą warstwę.
Ten tryb wzrostu jest często pożądany, gdy wymagane są niezwykle płaskie warstwy epitaksyalne i dobrze określone interfejsy.
Wzrost Stranski-Krastanowa zaczyna się od osadzenia warstwą po warstwie.
Jednakże po osiągnięciu grubości krytycznej, nagromadzone napięcie i zmiany w energii powierzchniowej mogą powodować, że dalszy dwwymiarowy wzrost jest energetycznie niekorzystny.
W tym momencie na początkowej warstwie mokrego zaczynają się tworzyć trójwymiarowe wyspy.
Przejście to ma szczególne znaczenie w napiętych systemach heteroepitaksyjnych i wiąże się również z tworzeniem pewnych samodzielnie złożonych nanostruktur.
W trybie Volmer-Weber przyciąganie między zdeponowanymi atomami jest silniejsze niż ich interakcja z podłożem.
Zamiast równomiernie nawilżać powierzchnię, atomy preferowanie gromadzą się razem i tworzą izolowane trójwymiarowe wyspy.
W miarę rozkładu te wyspy rosną i mogą w końcu połączyć się w ciągły film.
Wiele procesów MBE odbywa się w temperaturach niższych niż te wymagane do pełnej równowagi termodynamicznej.
W rezultacie wzrost kryształu jest często silnie kontrolowany przez procesy kinetyczne, w tym dyfuzję powierzchniową, adsorpcję, włączenie i desorpcję.
Wolna energia powierzchni podłoża,energia interfejsu i energia powierzchniowa rozwijającej się folii odgrywają zatem ważną rolę w określeniu, czy materiał rośnie w trójwymiarowym czy dwuwymiarowym trybie.
W celu zapewnienia wysokiej jakości wzrostu warstwy po warstwie, łączna energia powierzchni i interfejsu epitaksyalnej struktury powinna sprzyjać tworzeniu stabilnej, gładkiej folii.
To połączenie ultra wysokiej próżni,Niezwykle precyzyjna kontrola źródła i kinetyka powierzchni w skali atomowej jest tym, co daje MBE jego unikalną zdolność do produkcji niektórych z najbardziej precyzyjnie zaprojektowanych struktur półprzewodników dostępnych dzisiaj.
Epitaxy wiązki molekularnej, powszechnie znane jako MBE, jest jedną z najbardziej precyzyjnych technologii osadzenia cienkich folii stosowanych w nowoczesnych badaniach i produkcji półprzewodników.Arthur i Alfred YCho w Bell Laboratories pod koniec lat sześćdziesiątych, MBE stał się ważną platformą do produkcji wysokiej jakości warstw epitaksyalnych dla zaawansowanych urządzeń półprzewodnikowych.
W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci systemy MBE nieustannie ewoluowały.kontrola temperatury i charakterystyka in situ znacznie poprawiły jakość kryształu, powtarzalność procesu, jednolitość wydajności i grubości w coraz większych płytkach.
Proces ten odbywa się w środowisku o bardzo wysokiej próżni, gdzie materiały źródłowe są podgrzewane, aż wytwarzają wiązki atomów lub cząsteczek, które poruszają się w kierunku podgrzewanego podłoża.
Kiedy te promienie atomowe lub molekularne osiągają powierzchnię aktywowanego podłoża, następuje szereg procesów fizycznych i chemicznych.temperatura podłoża i czas wzrostu, MBE może osiągnąć niezwykle precyzyjne osadzenie folii, w niektórych przypadkach zbliżając się do kontroli pojedynczej warstwy atomowej.
Ta zdolność sprawia, że MBE jest szczególnie cenne dla heterostruktur półprzewodnikowych, struktur kwantowych i innych urządzeń, które wymagają bardzo dokładnej kontroli składu i jakości interfejsu.
W przypadku systemów MBE o stałym źródle źródło molekularne źródło wiązki jest jednym z najważniejszych elementów.
Różne materiały źródłowe wymagają różnych konstrukcji źródła parowania, aby osiągnąć odpowiednią stabilność i czystość wiązki.,Można stosować wiele konfiguracji źródeł w zależności od ciśnienia pary i właściwości termicznych każdego elementu.
Typowe źródło składa się z obojętnego tygła zawierającego materiał źródłowy stały lub ciekły.dopóki materiał nie odparowuje i nie tworzy wiązki molekularnej lub atomowej.
W celu stabilizacji temperatury źródła wykorzystuje się termoelementy i precyzyjne regulatory temperatury.Systemy chłodzenia wodą są również powszechnie stosowane wokół zestawu źródła, aby zapobiec niepożądanemu ogrzewaniu i wydzielaniu gazu z otaczających elementów, co w przeciwnym razie mogłoby zanieczyszczyć warstwę epitaksjalną.
Proces wzrostu MBE obejmuje kilka ważnych mechanizmów powierzchniowych.
Po pierwsze, przychodzące atomy lub cząsteczki są adsorbowane na powierzchnię podłoża.
Po adsorpcji gatunki te mogą się rozprzestrzeniać po powierzchni i, w zależności od systemu materiału, podlegać dysocjacji.
Niektóre atomy następnie włączane są do krystalicznej siatki podłoża lub rosnącej warstwy epitaksyalnej.Inne atomy, które nie są włączone mogą ostatecznie desorbować z powierzchni z powodu energii cieplnej.
W przypadku półprzewodnikowych MBE III-V procesy te są silnie pod wpływem temperatury podłoża i względnych strumieni pierwiastków grupy III i V.
Temperatura podłoża kontroluje dyfuzję powierzchniową, migrację i desorpcję.podczas gdy strumień Grupy V pomaga kontrolować stochiometrię powierzchni, zachowanie desorpcji i stosunek V/III.
Utrzymanie prawidłowej równowagi pomiędzy tymi parametrami jest niezbędne do osiągnięcia stabilnego wzrostu wątroby.
W trybie Frank-Van der Merwe interakcja między atomami zdeponowanymi a podłożem jest silniejsza niż interakcja między samymi atomami zdeponowanymi.
W rezultacie atomy mają tendencję do rozprzestrzeniania się na podłożu, tworząc dwuwymiarowe jądra, które stopniowo łączą się w ciągłą warstwę atomową.
Następnie kolejne warstwy składa się w kolejności, tworząc stosunkowo gładką i jednolitą warstwę.
Ten tryb wzrostu jest często pożądany, gdy wymagane są niezwykle płaskie warstwy epitaksyalne i dobrze określone interfejsy.
Wzrost Stranski-Krastanowa zaczyna się od osadzenia warstwą po warstwie.
Jednakże po osiągnięciu grubości krytycznej, nagromadzone napięcie i zmiany w energii powierzchniowej mogą powodować, że dalszy dwwymiarowy wzrost jest energetycznie niekorzystny.
W tym momencie na początkowej warstwie mokrego zaczynają się tworzyć trójwymiarowe wyspy.
Przejście to ma szczególne znaczenie w napiętych systemach heteroepitaksyjnych i wiąże się również z tworzeniem pewnych samodzielnie złożonych nanostruktur.
W trybie Volmer-Weber przyciąganie między zdeponowanymi atomami jest silniejsze niż ich interakcja z podłożem.
Zamiast równomiernie nawilżać powierzchnię, atomy preferowanie gromadzą się razem i tworzą izolowane trójwymiarowe wyspy.
W miarę rozkładu te wyspy rosną i mogą w końcu połączyć się w ciągły film.
Wiele procesów MBE odbywa się w temperaturach niższych niż te wymagane do pełnej równowagi termodynamicznej.
W rezultacie wzrost kryształu jest często silnie kontrolowany przez procesy kinetyczne, w tym dyfuzję powierzchniową, adsorpcję, włączenie i desorpcję.
Wolna energia powierzchni podłoża,energia interfejsu i energia powierzchniowa rozwijającej się folii odgrywają zatem ważną rolę w określeniu, czy materiał rośnie w trójwymiarowym czy dwuwymiarowym trybie.
W celu zapewnienia wysokiej jakości wzrostu warstwy po warstwie, łączna energia powierzchni i interfejsu epitaksyalnej struktury powinna sprzyjać tworzeniu stabilnej, gładkiej folii.
To połączenie ultra wysokiej próżni,Niezwykle precyzyjna kontrola źródła i kinetyka powierzchni w skali atomowej jest tym, co daje MBE jego unikalną zdolność do produkcji niektórych z najbardziej precyzyjnie zaprojektowanych struktur półprzewodników dostępnych dzisiaj.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski