分子束外延生长的原理及特点

分子束外延系统为一种在物理学、化学、材料科学领域应用的分析仪器。

近十几年来在半导体工艺中发展起来的一项新技术包括分子束外延技术，其在超高真空条件下，类似于真空蒸发镀把构成晶体的各个组分和予掺杂的原子(分子)，通过一定的热运动速度，根据一定的比例由喷射炉中往基片上喷射去进行晶体外延生长而对单晶膜进行制备的一种方法。简称为MBE法。

分子束外延生长的原理及特点

在超高真空系统中往喷射炉中中放入所需要的结晶材料，对喷射炉进行加热，使得分子束在结晶材料上形成，由炉中喷出后，在温度维持于几百度的单晶基片上进行沉积。若对几个喷射炉进行设置，就能够对多元半导体混晶进行制取，又能够同时进行掺杂。因为分子束的强度、相对比通过四极质谱仪来进行监控，并且往各个喷射炉反馈测到的信，就能够对结晶生长进行精确地控制。若再将高能电子衍射仪及其他分析仪器装上，就能够对沉积系统中结晶生长过程进行研究。

通过对分子束外延的利用除了将双质结激光器、三维介质集成光波导制取了，而且还能够使用该方法在同一基片上重叠地生长二种光波导。使得由一个波导移向另一个波导的锥形辋合器制成，其耦合系数与100%相接近。

相比于其他液相、气相外延生长法，分子束外延生长法的特点为：

1、能够使得大面积的表面和界面有原子级平整度的外延生长膜获得。

2、在同一系统中，能够对单晶薄膜的生长过程进行原位观察，能够进行生长机制的研究。花费较长的时间，较差的大批量生产性以及对真空条件有着较高的要求为外延生长的缺点。

3、在超高真空下进行的分子束外延生长，残余气体对膜有着较少的污染，能够使表面保持非常清洁。

4、有着较低的生长温度，例如硅仅需500摄氏度，砷化镓仅需500-600摄氏度。

5、有着较慢的生长速度（每小时1-10微米），超薄（几微米）并且平整的膜能够生长，能够精确地对膜层厚度、组分和杂质浓度进行控制。