分子束外延技术的若干问题

分子束外延是Ⅲ-Ⅴ族二元化合物和多元合金薄膜的制备技术,十多年来已倍受人们的重视。分子束外延是一种精密的真空蒸发过程。它是在超高真空条件下将定向的原子或分子束凝聚在基底上。其优点是薄膜可以在厚度、组分以及掺杂水平的精确控制下生长。组分和     

超高真空与分子束外延

一、引言 分子束外延是在超高真空条件下,通过热能分子束在处于一定温度下的晶体表面相互作用而形成晶体材料的过程。这既是晶体生长的理论问题,又是一个实际的工艺问题。分子束外延的生长机理与液相外延等其他生长方法不同,是一个非平衡态的过程。其主要特点是可以生长极薄(原子量级)而大面积均匀的晶体薄膜,并且其厚度、化学组分与掺杂严格可控。正是因为这些可贵的特点,使分子束外延技术在微波器件、集成光学等研究与制备方面获得很大进展,并在有关表面与界面,超晶格量子效应等理论研究上起着重要作用[1]。 分子束外延设备实质上是超高真…     

单晶Tm2O3高k栅介质漏电流输运机制研究

利用分子束外延技术在p型Si(001)衬底上外延生长了单晶Tm2O3高k栅介质薄膜,分别在不同温度下测量了薄膜的电流-电压特性。基于变温电流-电压特性数据的漏电流输运机制分析表明,单晶Tm2O3栅介质薄膜在正偏压下的主要漏电流输运机制为肖特基发射,而在负偏压下的主要漏电流输运机制为Frenkel-Poole发射。     

LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的生长及结构分析

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向的SrTiO3 单晶基片上成功外延生长了LaAlO3/Ba TiO3 超晶格薄膜。在超晶格薄膜生长过程中,采用高能电子衍射技术(RHEED)对LaAlO3/BaTiO3 超晶格薄膜的生长过程以及平面晶格变化进行了分析。通过对超晶格薄膜中各层RHEED衍射条纹的分析计算发现超晶格薄膜存在一个临界厚度,其值约为 17nm,当超晶格薄膜的厚度小于该临界厚度时,晶格畸变在逐渐增加,当厚度超过该临界厚度时,晶格畸变因弛豫现象的产生而逐渐减小。超晶格薄膜中不同层的RHEED衍射条纹的差别说明了由于不同应力的作用使超晶格薄膜中LAO层和BTO层表面粗糙度不同。     

MBE技术蓝宝石衬底上生长VO2薄膜及其太赫兹和金属-绝缘体相变特性研究

采用分子束外延(MBE)技术在单晶蓝宝石衬底上生长了高质量化学计量比二氧化钒(VO₂)薄膜, 通过该技术实现薄膜厚度15~60 nm精确控制。对于优化条件下VO₂薄膜, 实现了电阻率变化超过4个数量级的优异金属-绝缘体相变, 近似于之前报道高质量单晶VO₂相变特性。特别是通过太赫兹时域光谱分析了不同厚度的VO₂薄膜在太赫兹波段的光学特性。结果表明: VO₂薄膜的厚度对其在太赫兹波段的光学特性有很大影响。因此, 为了获得更优的可靠性和重复性能, VO₂薄膜的厚度必须得到精确控制。本研究结果对于下一步VO₂基太赫兹器件研究具有重要意义。     

衬底温度对Si(111)衬底上MBE异质外延3C-SiC薄膜的影响

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上异质外延生长3C-SiC单晶薄膜, 通过RHEED、XRD、AFM、XPS等实验方法研究了衬底温度对薄膜结构、形貌和化学组分的影响. 研究结果表明, 1000℃生长的样品具有好的结晶质量和单晶性. 在更高的衬底温度下生长, 会导致大的孔洞形成, 衬底和薄膜间大的热失配使降温过程中薄膜内形成更多位错, 从而使晶体质量变差. 在低衬底温度下生长, 由于偏离理想的化学配比也会导致薄膜的晶体质量降低.     

MBE技术蓝宝石衬底上生长VO_2薄膜及其太赫兹和金属–绝缘体相变特性研究（英文）

采用分子束外延(MBE)技术在单晶蓝宝石衬底上生长了高质量化学计量比二氧化钒(VO_2)薄膜,通过该技术实现薄膜厚度15~60 nm精确控制。对于优化条件下VO_2薄膜,实现了电阻率变化超过4个数量级的优异金属–绝缘体相变,近似于之前报道高质量单晶VO_2相变特性。特别是通过太赫兹时域光谱分析了不同厚度的VO_2薄膜在太赫兹波段的光学特性。结果表明:VO_2薄膜的厚度对其在太赫兹波段的光学特性有很大影响。因此,为了获得更优的可靠性和重复性能,VO_2薄膜的厚度必须得到精确控制。本研究结果对于下一步VO_2基太赫兹器件研究具有重要意义。     

我国第一台激光分子束外延设备研制成功

我国科研人员自行设计、加L的我国第一台激光分子束外延设备已在中国科学院物理研究所建成。传统的分子速外延技术利用热源加热分子束源，从而外延生长出超薄膜材料，这种方法的缺点是很难实现高熔点材料的生长；普通的激光沉淀技术则因缺乏实时检测设备，难于生长超薄膜。为生长高熔点的超薄膜，90年代初，日、法、美等国相继建立了激光分子束外延系统。激光分子束外延技术结合了传统分子束外延和激光沉淀技术的优点，适合制备高熔点薄膜、氧化物超导体薄膜及光学晶体薄膜。为了建立我们自己的分子速外延系统，国家自然科学基金委员会于19…     

超高真空中SrTiO3薄膜同质外延生长的过程研究

在超高真空下利用激光分子束外延(LMBE)方法基于SrTiO3(100)单晶基片同质外延SrTiO3薄膜.通过反射式高能电子衍射(RHEED)对生长过程进行原位监测,发现对基片的预热处理明显有利于改善其晶面结构,当在其上同质外延SrTiO3薄膜时,容易实现单晶层状生长模式,并得到原子级平整度的铁电薄膜.     

不同厚度对分子束外延生长GaSb薄膜的影响

采用分子束外延(MBE)在GaAs衬底上生长GaSb薄膜,为了减小因晶格失配度较大所引起的位错密度,采用低温GaSb作为缓冲层.通过X射线双晶衍射仪和原子力显微镜分析得出,当低温GaSb缓冲层的厚度为20nm时,GaSb外延层中的位错密度最小,晶体质量最好.此外,缓冲层和外延层的厚度共同对GaSb薄膜晶体质量和表面形貌产生影响.     

Al_2O_3(0001)邻晶面上基底温度对PTCDI-C_5岛分布的影响（英文）

在α-Al_2O_3(0001)表面研究了N,N'-二戊基-3,4,9,10-苝二甲酰亚胺(PTCDI-C_5)薄膜形貌与基底温度之间的关系.在背景真空度低于6×10-7Pa的超高真空腔中,利用分子束外延方法在基底上生长标称厚度为0.6 nm的PTCDI-C_5薄膜,薄膜生长过程中的基底温度分别被控制在25℃、37℃和61℃.生长结束后,利用原子力显微镜(AFM)轻敲模式在大气环境下对薄膜形貌进行离线表征.AFM图像显示在Al_2O_3基底表面,PTCDI-C_5分子形成岛,而且PTCDI-C_5岛的排列与基底温度之间呈现一定关系.本文实验条件下,在25℃和37℃之间存在一个基底温度阈值.在薄膜生长过程中,当基底温度低于此温度阈值时,PTCDI-C_5岛在基底表面随机排列;相反,当基底温度高于此温度阈值时,PTCDI-C_5岛沿着Al_2O_3(0001)表面的台阶边缘分布.     

气态源分子束外延及其源材料

一、引言分子束外延(MBE)和金属有机化合物汽相外延(MOVPE)是两个先进的材料外延技术。气态源分子束外延(GSMBE)[化学束外延(CBE)、金属有机化合物分子束外延(MOMBE)]是由前两项技术发展起来的。这种外延具有分子束流性质,同时,它在外延过程中向生长室引入并精确地控制气体,兼有MBE和MOVPE两项技术的优点。目前,国内已开展气态源分子束外延技术的研究。国外用此技术已研制了多种优质材料和器件,其GaAs外延膜峰值电子迁移率已达300000cm~2/V·s,所研制的器件结构有光电二极管、三极管、多量子阱激光器、分布反馈激光器、光双稳器件、高迁移     

ZnO薄膜生长技术的最新研究进展

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅳ族半导体材料，目前已研究了开发了许多ZnO薄膜的生长技术，其中，磁控溅射，喷雾热分解，分子束外延，激光脉冲沉积，金属有机物化学气相外延等沉积技术得到了有效应用；而一些新的工艺方法，如溶胶－凝胶，原子层外延，化学浴沉积，离子吸附成膜，离子束辅助沉积，薄膜氧化等也进行了深入研究，详细阐述了ZnO薄膜生长技术的最新研究进展。     

异质外延MgO/SrTiO3薄膜中界面应力研究

本文利用激光分子束外延(LMBE)技术在SrTiO3(100)单晶基片上外延生长MgO薄膜，同时又在MgO(100)单晶基片上外延生长SiO3(STO)薄膜。通过反射高能电子衍射(RHEED)仪原位实时监测薄膜生长，研究薄膜的生长过程。并结合X射线衍射(XRD)仪来分析在不同的生长条件下，不同应力对薄膜外延生长的影响。在压应力情况下，MgO薄膜在STO基片上以单个晶胞叠层的方式生长，即以“Cubicon Cubic”方式进行外延；在张应力情况下，由于膜内位错较多，STO薄膜在MgO基片上以晶胞镶嵌的方式进行生长，即以“Mosaic”结构进行外延；提高生长温度，可以减少膜内位错，提高外延质量，使STO薄膜在MgO基片上以较好的层状方式外延生长。     

MgO薄膜的制备方法及工艺条件对薄膜特性的影响

综述了MgO薄膜的主要制备方法,包括电子束蒸发、脉冲激光沉积、磁控溅射、金属有机物化学气相沉积、分子束外延和溶胶-凝胶法等。阐述了各种方法在制备MgO薄膜方面的优点和不足,重点讨论了不同的生长条件对薄膜结晶取向、表面形貌等性质的影响。     

InGaAs/GaAs异质薄膜的MBE生长研究

利用分子束外延技术,在GaAs(001)基片上外延InGaAs/GaAs异质薄膜,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,确定薄膜中In/Ga的组分比,并提出控制InGaAs薄膜中In/Ga组分比的生长方法.根据RHEED图像,指出获得的InGaAs薄膜处于(2×3)表面重构...     

射频等离子体发射光谱分析在分子束外延GaN生长中的应用

研究了射频等离子体辅助分子束外延生长GaN晶膜中氮等离子体的发射光谱。用非接触式测量方法-光谱法测定了等离子体特性。讨论了分子束外延生长系统参数的变化与等离子体发光光谱变化之间的联系，薄膜生长与等离子体内活性粒子之间的关系。     

Si(100)衬底上激光分子束外延制备高质量TiN薄膜

采用激光分子束外延(LMBE)技术在Si(100)上制备了高质量的TiN薄膜.对N2分压和激光脉冲能量对TiN薄膜晶体结构、生长模式和表面形貌影响的研究表明,TiN单晶薄膜呈(200)择优取向,在N2分压为10-1 Pa时,薄膜的结晶度高且表面平整致密.随着N2分压的增加,TiN(200)衍射峰向低角度移动.激光脉冲能...     

ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点.激光分子束外延(L-MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一.高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的,本文中采用高纯原料,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材.采用所制备的靶材,利用L-MBE技术在(0001)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长,在280 ℃～300 ℃低温条件下所生长的薄膜样品具有(0001)取向的纤锌矿晶体结构,薄膜光学性能良好,论文中对ZnO薄膜的低温L-MBE生长机理进行了探讨.     

XPS定量测量三元合金ZnS1-xTex薄膜组分x的研究

利用XPS定量测量分子束外延生长的三元合金碲硫锌ZnS1-xTex(0 相似文献