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薄膜的制備方法-分子束外延(MBE)
發布時間:2021-03-29     作者:yyp   分享到:

薄膜的制備方法:

薄膜是指附著在某一基體材料上起某種特殊作用,且與基體材料具有一定結合強度的薄層材料。各種塊體材料都能以薄膜形態存在,大多數磁性存儲器件都和磁性薄膜有關。特別是近些年來,大規模的信息和多媒體時代,各種電子信息的交換與存儲要求器件存儲密度更高,速度更快,消耗功率更低,尺寸更小。薄膜的發展呈現出集成化、微型化的趨勢。

薄膜制備技術的一系列突破使得制備各種人工.調制結構成為可能,發展了多種制備薄膜的方法,可以制備薄膜材料的品種也越來越多。目前采用的主要方法有:磁控濺射法、離子束濺射法、脈沖激光沉積(PLD)和金屬有機物化學氣相沉積法(CVD)、溶膠凝膠法(Sol-Gel)、金屬有機物分解法(MOD)以及分子束外延(MBE)等方法。上述制備方法中,每一種方法都有其各自的特點。

分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy,簡稱MBE)

分子束外延的原理:

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分子束外延技術(Molecular Beam Epitaxy,簡稱MBE)是由美國 Bell實驗室的卓以和博士于1970年提出來的一種薄膜生長方法,它是一種可以從原子尺寸**控制外延層厚度、組分、界面粗糙度等參數的超薄膜制備技術,可以用于制備半導體、金屬和絕緣體的單層和多層薄膜。具體來說,分子束外延技術是指在清潔的超高真空環境下,使具有一定熱能的分子(或原子)的束流噴射到被加熱的襯底上,在襯底表面進行反應生成單晶薄膜的過程,如圖2.1所示。分子束外延自70年代至今已有30多年的歷史,由于這種技術是在超高真空中生長薄膜,薄膜的厚度和組分能夠**控制,生長環境清潔,可以生長出自然界沒有的新型超晶格材料,受到人們廣泛的重視。在10°Pa超高真空(用離子泵、冷凝泵和升華泵)下以0.1~1nm/s 的慢沉積速率蒸發鍍膜稱為分子束外延。在超高真空中,分子束中的分子之間以及分子束的分子與背景分子之間兒乎不發生碰撞。最初該技術用于生長GaAs,AlGaAs 等III-V族化合物半導體,以后逐步推廣,遍及I-V族,Ⅳ族等半導體薄膜,金屬薄膜,超導薄膜,以及介質薄膜等,成為一種生長各種新型薄膜的技術lS7)。分子束外延的特點是參與反應的分子束“溫度”和襯底溫度是相對獨立的,可以分別加以控制。超高真空是為了保證外延薄膜的質址,減少晶體污染和缺陷,它是指殘余氣體的總壓力P=1.33×107Pa。

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