分子束外延技术(MBE)的原理及其制备先进材料的研究进展VIP免费

分子束外延技术（MBE）的原理及其制备先进材料的研究进展XX（XXXX大学材料学院，西安710000）摘要：分子束外延(MBE)是50年代用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来的,是为了满足在电子器件工艺中越来越高的要求.MBE是一个动力学过程，而不是一个热力学过程.与其它外延薄膜生长技术相比，MBE具有许多特点,如生长速率低、衬底温度较低等.在超薄层材料外延生长技术方面，MBE的问世使原子、分子数量级厚度的外延生长得以实现，开拓了能带工程这一新的半导体领域.半导体材料科学的发展对于半导体物理学和信息科学起着积极的推动作用.MBE是制备新型器件较为有用的方法，但是有其缺点.未来的发展趋势是结合其他生长技术不断改进MBE，如MBE与VPE并用、气态源分子束外延(GSMBE)、激光分子束外延（LaserMBE）等.关键词：分子束外延；薄膜；生长技术；半导体TheprincipleofMolecularBeamEpitaxy(MBE)andtheresearchprogressinthepreparationofadvancedmaterialsXX(DepartmentofMaterials,XXX,Xian710000)Abstract:MolecularBeamEpitaxywasdevelopedforthepreparationofsemiconductorthinfilmmaterialsbyvacuumevaporationtechniqueinthe50's，whichaimstomeettherequirementsoftheelectronicdevicesintheprocessofhigherandhigher.MBEisadynamicprocess,notathermodynamicprocess.MBEhasmanycharacteristicswhencomparingwithotherepitaxialthinfilmgrowthtechniques,suchaslowgrowthrate,lowsubstratetemperatureandsoon.TheadventofMBEletthethicknessoforderofmagnitudeofatomic,molecularofepitaxialgrowthbeachievedinultrathinlayerepitaxialgrowthtechnique,thathasopenedupBandEngineering,anewfieldofsemiconductors.Thedevelopmentofsemiconductormaterialsscienceplaysanactiveroleinthedevelopmentofsemiconductorphysicsandinformationscience.MBEisamoreusefulwaytopreparenewdevices,butthereareshortcomings.Inthefuture,thedevelopmenttrendistocontinuousimprovingMBEwiththecombinationofothergrowthtechniques,suchascombiningMBEwithVPE,GasSourceMolecularBeamEpitaxy,LaserMolecularBeamEpitaxyetc.Keywords:MolecularBeamEpitaxy;thinfilm;growthtechniques;semiconductor1前言分子束外延(MBE)是一项外延薄膜生长技术，在超高真空的条件下，通过把由热蒸发产生的原子或分子束射到被加热的清洁的衬底上而生成薄膜.这种技术的发展是为了满足在电子器件工艺中越来越高的要求，即对掺杂分布可以精确控制的趋薄层平面结构的要求.利用分子束外延技术，可以重复地生长厚度只有5埃米(Å)的超薄外延层，而且外延层之间的分界面可以精确地控制生长.分子束外延是50年代用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来的.随着超高真空技术的发展而日趋完善，由于分子束外延技术的发展开拓了一系列崭新的超晶格器件，扩展了半导体科学的新领域，进一步说明了半导体材料的发展对半导体物理和半导体器件的影响.分子束外延的优点就是能够制备超薄层的半导体材料；外延材料表面形貌好，而且面积较大均匀性较好；可以制成不同掺杂剂或不同成份的多层结构；外延生长的温度较低，有利于提高外延层的纯度和完整性；利用各种元素的粘附系数的差别，可制成化学配比较好的化合物半导体薄膜.2MBE原理及特点目前最典型的MBE系统是由进样室、预处理和表面分析室、外延生长室三个部分串连而成.MBE设备的外形图及装置图分别如图1、图2所示.图1DCA仪器有限公司生产的M600型MBE系统图2分子束外延装置图2.1MBE设备工作原理进样室的作用是装样、取样、对衬底进行低温除气，主要用于换取样品，可同时放入多个衬底片；预备分析室可对衬底片进行除气处理，通常在这个真空室配置AES、XPS、UPS等分析仪器；外延生长室是MBE系统中最重要的一个真空工作室，配置有分子束源、样品架、电离记、高能电子衍射仪和四极质谱仪等部件.用一个设计独特的装入系统，在生长室中保持超高真空条件下，快速装入和更换衬底.在衬底装入系统中有一个特殊的反应室，可以利用蒸气腐蚀、氧化、溅射、引线沉积或其他方法对衬底进行预...