分子束外延ppt

　　分子束外延 原子束外延 离子束外延 三束技术与薄膜外延生长——最常用的外延方法。即在衬底表面造成生长物原子的过饱和,驱使气相中的生长物原子并入固相,在衬底表面外延生长出晶体薄膜。气相外延的温度通常远低于同种材料块状晶体的生长温度,生长时的过饱和度与块状晶体相比也比较低,这导致外延生长的速率一般情况下远低于块状晶体的生长速率。这一特点决定了其为薄膜制备手段的应用。气相外延薄膜的外延生长?外延技术—半导体器件制造技术?计算机超大规模集成电路(核心结构涉及) ?通讯技术电子器件一层或多层单晶薄膜材料(依靠外延技术制备) ?外延与晶体生长相同之处—相变过程条件速度不同之处—外延层与衬底不同(衬底——提供外延基础的晶体)外延的基本物理过程 1. 表面成核——对外延材料结构有最大影响的阶段是生长的最初阶段,这个阶段叫成核。当衬底表面只吸附少量生长物原子时,这些原子是不稳定的,很容易挣脱衬底原子的吸引, 离开衬底表面。所以,要想在衬底表面实现外延材料的生长,首先由欲生长材料的原子(或分子)形成原子团,然后这些原子团不断吸收新的原子加入而逐渐长大成晶核。它们再进一步相互结合形成连续的单晶薄层。原子到达表面直接碰撞重新蒸发亚稳原子团临界原子团表面扩散衬底核成核与生长过程示意图 ,通常发生下列过程: ①反应物扩散到衬底表面;②反应物吸附到衬底表面;③表面过程(化学反应、迁移及并入晶格等; ④反应附加产物从表面脱附; ⑤附加产物扩散离开表面。每个步骤都有特定的激活能,因此,在不同外延温度下对生长速率的影响不同。表面过程?如果不考虑生长速率,仅从外延质量来看上述过程③表面过程非常重要。?沉积到衬底表面上的原子通常去寻找合适的位置落入,使得系统的总能量降至最低。对于实际表面,像表面台阶之类的表面缺陷是原子并入晶格的最佳位置。(见下图) ?生长物原子 A经过小原子团输运到表面迁移后在大原子团示意图 K位置并入晶格生长机制?对于表面上存在许多淀积原子的情况,它们除了在表面处键合外,还相互结合以进一步减少自由键的数目。外来的淀积原子不断加入小的原子群并形成大的聚集体。显然,当这些原子团继续生长时,它们自己就被看作是提供高结合能位置的表面缺陷,在淀积过程中进一步聚集原子生长。同质与异质外延生长?同质外延——跨跃界面的化学键能因素对外延材料与衬底材料间化学势差的贡献很小,化学势差主要来源于两种晶格间的失配。?异质外延——外延材料与衬底材料互不相同条件下和外延生长,能够形成自然界中没有的人工结构材料。