分子束外延

✍ dations ◷ 2025-06-07 17:26:04 #分子束外延
分子束外延(英语:Molecular beam epitaxy, MBE)是使单晶材料生长的一种方法,由贝尔实验室的J. R. 亚瑟(J. R. Arthur)和卓以和(Alfred Y. Cho)于1960年代后期发明。分子束外延于高真空或超高真空(ultra-high vacuum,10−8帕斯卡)的环境进行。分子束外延最重要的方面是其低沉积率,通常使薄膜以每小时低于3000纳米的速度外延生长。如此低的沉积率要求真空程度足够高,以达到其他沉积方式同等级别的洁净程度。在固体源的分子束外延过程中,诸如镓、砷的元素,会以超纯(ultra-pure)的形式在独立的石英克劳森容器(英语:Knudsen Cell)(Knudsen Cell)中被加热,直到它们开始缓慢升华。然后,这些气态物质在晶圆上凝结,而且它们在那里互相作用。以镓和砷为例,上述作用可以产生单晶砷化镓。术语“(分子)束”的意思是过程中的气体原子并不产生相互作用,也不与真空室物质反应,除非它们接触到晶圆。这是因为这些气体具有较长的平均自由程。外延过程中,反射高能电子衍射(Reflection high-energy electron diffraction,缩写:RHEED)经常被用来检测晶体层次生长的进程。计算机能够控制反应室前方的一个“阀门”,从而实现对每个层次的精确控制,其精确度可以达到单层原子。不同材料层次的精细结构可以通过这种方式产生。此种控制方式可以把电子束缚在一定空间里,产生量子阱(quantum well)和量子点(quantum dot)。上述的“层”对于很多现代的半导体器件十分关键,包括激光二极管和发光二极管。有的系统需要冷却底层。生长室的超高真空环境必须使用一个低温泵(cryopump)来维持,而液氮或低温氮气可以使内部温度冷却到77开尔文(−196摄氏度)。低温环境可以进一步降低真空中杂质的含量,为沉积薄膜提供更好的条件。在其他系统里,晶体生长的晶圆可能会被安装在一个旋转的圆盘上,这个圆盘可以被加热到几百摄氏度。分子束外延也曾被用于某些种类有机半导体(organic semiconductors)的沉积过程。在上述的情况中,被气化、然后在晶圆沉积的是材料的有机分子而非原子。其他的分支还包括气态源分子束外延(gas-source MBE),这一方式与化学气相沉积(chemical vapor deposition)类似。最新的分子束外延技术还在新型电子器件制造、电磁应用、光学应用等领域中,被用于氧化物材料的沉积。为了实现这些目的,分子束外延系统必须进行改进,从而能够与氧源协同作用。ATG不稳定性,全称阿萨罗-蒂勒-格林菲尔德不稳定性(Asaro-Tiller-Grinfeld instability),或简称为格林菲尔德不稳定性,是分子束外延过程中经常遇到的一种弹性不稳定状况。假设生长的薄膜和支撑晶体的晶格尺寸错位(mismatch),弹性能量将会在生长的薄膜上积累。当其达到一定的转折量时,薄膜可以通过分裂为几个孤立块的方式,使自由能量的数值降低,这样积累的张力就可以得以释放。上述的“转折量”的数值取决于材料的杨氏模量(Young's modulus)、错位的尺寸以及表面张力。已经有不少关于ATG不稳定性在应用方面的研究正在进行,例如量子点的自组装(self-assembly)。仪器图腔内运作示意图仪器系统图

相关

  • 劳伦大陆劳伦大陆(Laurentia,又称为北美克拉通,North American craton)是地球历史上太古宙时期,约20亿年前由北美洲、格陵兰和西伯利亚东部的克拉通和地体组成。在劳伦大陆上发现的最老的
  • 蒙古语族蒙古语族或蒙古语系是阿尔泰语系的语族之一。这是主张阿尔泰语系具有发生学性质的一派学者的意见。另一派学者认为蒙古语系是一个独立的语系,在类型上与突厥语族、满-通古斯
  • 宋音陶文 ‧ 甲骨文 ‧ 金文 ‧ 古文 ‧ 石鼓文籀文 ‧ 鸟虫书 ‧ 篆书(大篆 ‧  小篆)隶书 ‧ 楷书 ‧ 行书 ‧ 草书漆书 ‧  书法 ‧ 飞白书笔画 ‧ 
  • Jones琼斯可以指:
  • 1943年孟加拉饥荒1943年孟加拉饥荒发生在1943年,未分开时的孟加拉(现在独立的孟加拉国和印度的西孟加拉邦)。估计有超过300万人死于饥饿、营养不良和饥荒期间有关的疾病。第一种说法是日本的粮
  • 新斯的明新斯的明(英语:Neostigmine)是一种拟副交感神经药,其作用机理是作为一种易逆乙酰胆碱酯酶抑制药。
  • 威廉·拉塞尔威廉·拉塞尔(英语:William Lassell,1799年6月18日-1880年10月5日),英国天文学家,出生于博尔顿。拉塞尔早年曾从事啤酒酿造行业,积聚了不少财富,从而可以毫无顾虑的发展其对天文学的
  • 溶解热溶解热指在一定温度及压力下(通常是温度为298K,压力为100kPa的标准状态),一定质量的溶质溶解于溶剂中产生的热效应。等于一摩尔的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。
  • 热低压热低压是一种无锋面的低气压,它是由于单一热力因素而在对流层下部形成的低压区。热低压通常出现在亚热带和温带较低纬度的大陆上(春夏季最多见),例如索诺兰沙漠,墨西哥高原,撒哈拉
  • 自杀性爆炸自杀攻击或称自杀式袭击、人肉炸弹,是一种将自杀扩大为伤害自己及目标者的行为,现代的自杀式攻击通常是由自杀者在身上绑好炸弹,走到目标地,或是以装满炸弹的车冲撞特定目标然后