分子束外延技術的應用難點

日期：2025-12-16 12:04

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摘要：

分子束外延是一種在晶體基片上生長高質量的晶體薄膜的新技術。在超高真空條件下，由裝有各種所需組分的爐子加熱而產生的蒸氣，經小孔準直后形成的分子束或原子束，直接噴射到適當溫度的單晶基片上，同時控制分子束對襯底掃描，就可使分子或原子按晶體排列一層層地“長”在基片上形成薄膜。

難點

分子束外延作為已經成熟的技術早已應用到了微波器件和光電器件的制作中。但由于分子束外延設備昂貴而且真空度要求很高，所以要獲得超高真空以及避免蒸發器中的雜質污染需要大量的液氮，因而提高了日常維持的費用。

MBE能對半導體異質結進行選擇摻雜，大大擴展了摻雜半導體所能達到的性能和現象的范圍。調制摻雜技術使結構設計更靈活。但同樣對與控制、平滑度、穩定性和純度有關的晶體生長參數提出了嚴格的要求，如何控制晶體生長參數是應解決的技術問題之一。

MBE技術自1986年以來有了較大的發展，但在生長III-V族化合物超薄層時，常規MBE技術存在兩個問題：1.生長異質結時，由于大量的原子臺階，其界面呈原子級粗糙，因而導致器件的性能惡化;2.由于生長溫度高而不能形成邊緣陡峭的雜質分布，導致雜質原子的再分布（尤其是p型雜質）。其關鍵性的問題是控制鎵和砷的束流強度，否則都會影響表面的質量。這也是技術難點之一。

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