आणविक किरण एपिटाक्सी सिद्धांत

सबसे पहले, आणविक बीम एपिटैक्सियल प्रोफाइल। अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम वातावरण में, क्रिस्टल सब्सट्रेट में एक या एक से अधिक अणुओं (परमाणुओं) बीम जेट की एक निश्चित थर्मल ऊर्जा के साथ, "उड़ान" प्रक्रिया में सब्सट्रेट सतह प्रतिक्रिया प्रक्रिया मॉलिक्यूलर के साथ लगभग टक्कर होती है। परिवेशी गैस, सब्सट्रेट को आणविक किरण के रूप में, एपिटैक्सियल ग्रोथ, इसलिए नाम। प्रपंच: एक निर्वात निक्षेपण विधिऑरिगिन: 20 वीं सदी, 70 के दशक की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका बेल प्रयोगशालाएप्लिकेशंस - एपिटैक्सियल विकास परमाणु स्तर का सटीक नियंत्रण अल्ट्रा- पतली बहु-परत दो आयामी संरचना सामग्री और उपकरण (सुपर-कैरेक्टर, क्वांटम कुएं, मॉड्यूलेशन डोपिंग हेटेरोजंक्शन, क्वांटम यिन: लेजर, उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर, आदि); अन्य प्रक्रियाओं के साथ संयुक्त, लेकिन यह भी एक आयामी और शून्य आयामी नैनो सामग्री (क्वांटम लाइनें, क्वांटम भूखंड, आदि) की तैयारी। MBE की विशिष्ट विशेषताएं: (1) स्रोत स्रोत से उत्सर्जित अणु (परमाणु)। "आणविक बीम" धारा के रूप में सब्सट्रेट सतह। क्वार्ट्ज क्रिस्टल फिल्म मोटाई की निगरानी के माध्यम से, विकास दर को कड़ाई से नियंत्रित कर सकते हैं। (2) आणविक बीम एपिटॉक्सी की वृद्धि दर धीमी है, लगभग 0.01-1nm / s। उत्कृष्ट फिल्म मोटाई नियंत्रणीयता के साथ एकल परमाणु (आणविक) परत एपिटाइक को प्राप्त कर सकते हैं। (3) स्रोत और सब्सट्रेट के बीच बाफल के उद्घाटन और समापन को समायोजित करके, संरचना और फिल्म की अशुद्धता एकाग्रता को सख्ती से नियंत्रित किया जा सकता है, और चयनात्मक उपकला विकास प्राप्त किया जा सकता है। (4) गैर-थर्मल संतुलन विकास, सब्सट्रेट तापमान संतुलन तापमान की तुलना में कम हो सकता है, कम तापमान वृद्धि को प्राप्त करने के लिए, प्रभावी ढंग से परावर्तन और आत्म-डोपिंग (5) को कम कर सकता है। ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (RHEED) और अन्य उपकरण, मूल मूल्य अवलोकन, वास्तविक समय की निगरानी प्राप्त कर सकते हैं। गौरव की दर अपेक्षाकृत धीमी है, दोनों MBE एक फायदा है, लेकिन इसकी कमी, मोटी फिल्म विकास और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है। , सिलिकॉन आणविक किरण epitaxy1 मूल प्रोफ़ाइलसिलिकॉन आणविक किरण epitaxy समरूप epitaxy, heteroepitaxy शामिल हैं। सिलिकॉन आणविक किरण epitaxy सिलिक की उपकला वृद्धि है पर (या सिलिकॉन से संबंधित सामग्री) परमाणुओं, अणुओं या आयनों के भौतिक चित्रण द्वारा एक उपयुक्त रूप से गर्म सिलिकॉन सब्सट्रेट पर। (1) उपकला अवधि के दौरान, सब्सट्रेट कम तापमान पर होता है। (2) एक साथ डोपिंग (3) उच्च वैक्यूम को बनाए रखने के लिए प्रणाली। (4) परमाणु स्वच्छ सतह पर विशेष ध्यान दें। सिलिकॉन MBE2 के कार्य सिद्धांत के 1 योजनाबद्ध आरेख सिलिकॉन आणविक किरण epitaxy का विकास इतिहास सीवीडी दोषों के सापेक्ष अविकसित है।विशिष्ट दोष: सब्सट्रेट उच्च तापमान, 1050oC, डोपिंग के लिए गंभीर (उच्च तापमान के साथ)। मूल आणविक किरण एपिटॉक्सी: सिलिकॉन सब्सट्रेट को उचित तापमान तक गर्म किया जाता है, सिलिकॉन को सिलिकॉन सब्सट्रेट को वाष्पीकरण किया जाता है, एपिथैक्सियल ग्रोथ।ग्रोथ क्राइटिया: घटना के अणु सब्सट्रेट की गर्म सतह पर पर्याप्त रूप से चलते हैं और इसे व्यवस्थित रूप में व्यवस्थित किया जाता है। एक एकल क्रिस्टल। सिलिकॉन आणविक बीम एपिटॉक्सी का महत्व। सिलिकॉन MBE को कड़ाई से नियंत्रित क्रायोजेनिक सिस्टम में किया जाता है (1) परमाणु स्तर तक पहुंचने के लिए अशुद्धता एकाग्रता को नियंत्रित कर सकता है। अघोषित एकाग्रता को <3 × 1013 / cm3 पर नियंत्रित किया जाता है। (2) एपिटाइक को बिना दोषों के सबसे अच्छी परिस्थितियों में चलाया जा सकता है। (3) एकल परमाणु परत की मोटाई के भीतर एपिटैक्सियल परत की मोटाई को नियंत्रित किया जा सकता है। Superlattice epitaxy, कई एनएम ~ कई टन nm, जिसे मैन्युअल रूप से डिजाइन किया जा सकता है, और नई कार्यात्मक सामग्री के उत्कृष्ट प्रदर्शन की तैयारी। (4) सिलिकॉन की सजातीय एपिथीलीन, सिलिकॉन की हाइपोएपिटाइकिल epitaxial growth equipmenteevelopment दिशा: विश्वसनीयता, उच्च। प्रदर्शन और चंचलता नुकसान: उच्च मूल्य, जटिल, उच्च परिचालन लागत। स्कोप: सिलिकॉन MBE, यौगिक MBE, III-V MBE, धातु अर्धचालक MBE के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। सामान्य सामान्य विशेषताएं: (1) बुनियादी अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम प्रणाली, एपीटैक्सियल चैम्बर, नूसेन हीटिंग रूम; (2) विश्लेषण का अर्थ है, LEED, SIMS, यांग EED, आदि। (3) इंजेक्शन कक्ष। कॉन्फ़िगर 2 सिलिकॉन आणविक बीम एपिटैक्सियल सिस्टम के योजनाबद्ध आरेख (1) इलेक्ट्रॉन किरण का सरंक्षण। सिलिकॉन लक्ष्य का इक्का, जिससे सिलिकॉन आणविक किरण का उत्पादन करना आसान हो जाता है। प्रतिकूल प्रभाव पैदा करने के लिए सिलिकॉन आणविक बीम के विकिरण से बचने के लिए, बड़े क्षेत्र के स्क्रीन परिरक्षण और समतलीकरण आवश्यक है। (2) सिलिकॉन कैथोड को गर्म करने के लिए प्रतिरोध मजबूत आणविक बीम का उत्पादन नहीं कर सकता है, अन्य ग्रेफाइट साइट्रस प्लॉट हैं। सी-सी दाग, सबसे अच्छा तरीका सिलिकॉन स्रोत के उत्पादन के लिए इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण है। क्योंकि, सिलिकॉन MBE तापमान के कुछ हिस्से अधिक होते हैं, वाष्पित होने में आसान होते हैं, वाष्पीकरण स्रोत के सिलिकॉन कम वाष्पीकरण दबाव आवश्यकताओं का तापमान अधिक होता है। उसी समय, बीम घनत्व और स्कैनिंग मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए। सिलिकॉन पिघलाने वाले गड्ढे को सिर्फ सिलिकॉन रॉड में बनाते हुए, सिलिकॉन की छड़ें उच्च शुद्धता वाली सिट्रस बन जाती हैं। आणविक किरण की निगरानी कई प्रकार की होती है: (1) क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग अक्सर बीम के करंट, बीम परिरक्षण और ठंडा करने के लिए किया जाता है, जो संतुष्ट हो सकता है। परिणामों के साथ, लेकिन शोर स्थिरता को प्रभावित करता है। कई माइक्रोन के बाद, क्वार्ट्ज क्रिस्टल अपनी रैखिकता खो देता है। बार-बार विनिमय, मुख्य प्रणाली को अक्सर फुलाया जाता है, जो काम करने के लिए अनुकूल नहीं है। (2) छोटे आयन तालिका, आणविक बीम दबाव को मापने के बजाय आणविक बीम दबाव को मापा जाता है। मानक छोड़ने वाले सिस्टम घटकों पर बयान के कारण। (3) कम ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम, आणविक बीम के माध्यम से, उत्तेजना प्रतिदीप्ति द्वारा पता लगाए गए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग। परमाणु उत्साहित हैं और तेजी से अवक्षेपण करने के लिए जमीन की अवस्था में उतार-चढ़ाव करते हैं, और ऑप्टिकल घनत्व ऑप्टिकल फोकस के बाद बीम घनत्व के आनुपातिक है। सिलिकॉन स्रोत का फीडबैक नियंत्रण करें। अपर्याप्त: इलेक्ट्रॉन बीम को काट दें, अधिकांश अवरक्त प्रतिदीप्ति और पृष्ठभूमि विकिरण अस्थिरता की सीमा तक खराब होने वाले शोर अनुपात को संकेत देगा। यह केवल परमाणु वर्ग को मापता है, आणविक पदार्थों को माप नहीं सकता है। (4) परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रा, डोप किए गए परमाणुओं के बीम घनत्व की निगरानी। क्रमशः आंतरायिक बीम वर्तमान, सीआई और गा को 251.6nm और 294.4% ऑप्टिकल विकिरण द्वारा पता लगाया गया था। परमाणु बीम के माध्यम से किरण की अवशोषण तीव्रता को परमाणु बीम घनत्व में परिवर्तित किया गया था और इसी अनुपात को प्राप्त किया गया था। आणविक बीम एपिटॉक्सी (MBE) सब्सट्रेट बेस एक कठिन बिंदु है। MBE एक ठंडी दीवार प्रक्रिया है, अर्थात, सिलिकॉन सब्सट्रेट को गर्म करना। 1200 ℃, कमरे के तापमान के लिए पर्यावरण। इसके अलावा, सिलिकॉन वर्दी तापमान सुनिश्चित करने के लिए वेफर। पहाड़ी प्रतिरोध आग रोक धातु और ग्रेफाइट कैथोड, विकिरण हीटिंग के पीछे, और पूरे हीटिंग भागों को तरल नाइट्रोजन ठंडा कंटेनरों में स्थापित किया जाता है, ताकि वैक्यूम घटकों के थर्मल विकिरण को कम किया जा सके। सब्सट्रेट को समान ताप सुनिश्चित करने के लिए घुमाया जाता है। मुक्त विक्षेपण, द्वितीयक आरोपण डोपिंग प्रभाव को बढ़ा सकता है।
स्रोत: मेयौ कार्बाइड