Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)

Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)

Процессы на растущей поверхности

-адсорбция падающих на подложку атомов;

-поверхностная диффузия адсорбированны атомов;

-встраивание в кристаллическую решетку адсорбированных атомов основного вещества;

-десорбция – испарение атомов, не встроившихся в решетку;

Температура подложки определяет соотношение между потоками адсорбции и десорбции атомов, а также скорость поверхностной диффузии перед встраиванием атомов в решетку. С ростом температуры увеличивается скорость поверхностной диффузии и скорость десорбции. Последнее обстоятельство приводит к уменьшению доли атомов вещества, попадающего в растущий слой (коэффициент прилипания)

Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)

Основные достоинства технологии молекулярно-лучевой эпитаксии

-возможность формирования атомарно-гладких границ слоев

-получение счетного количества завершенных слоев, начиная с одного монослоя

-возможность получения резких скачков концентраций компонентов в слоях

-возможность создания структур со сложным распределением концентраций основных и примесных элементов

Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)

Основные достоинства технологии молекулярно-лучевой эпитаксии

-наличие сверхвысокого вакуума в рабочей камере, что исключает недопустимо высокий уровень загрязнения подложки и растущих слоев

-низкие температуры роста, что минимизирует диффузию в объеме, размывающую границу между слоями

-возможность контроля и коррекции роста непосредственно в ходе процесса, диагностика роста, точный контроль температуры подложки, компьютерное управление параметрами процесса

Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)

Методы исследования твердого тела в процессе осаждения

оже-электронная спектрометрия (Auger electron spectrometry, AES)

дифракция низкоэнергетических электронов (low energy electron diffraction, LEED)

дифракция отраженных высокоэнергетических электронов (reflection high energy electron diffraction, RHEED)

спектроскопия возбужденной рентгеновским или ультрафиолетовым излучением фотоэмиссии (x-ray and ultraviolet photoemission spectroscopy, XPS and UPS)

вторичная ионная масс-спектрометрия (secondary ion mass spectrometry, SIMS)

Проведение анализа осажденной пленки непосредственно в рабочей камере называют in situ анализом

Рост Si наношнуров

Молекулярно-лучевая эпитаксия

механизм роста «пар- жидкость-твёрдое тело»

температура синтеза 525 – 570 °С

диаметр 3 – 600 нм

нанокапли Au – каталитические частицы

Рост Si наношнуров

Высокотемпературный синтез