Методы эпитаксии из жидкой фазы

Принцип эпитаксиального наращивания методом МЛЭ

1 – источник нагрева подложки

2; 4 – испарительные ячейки для компонентов наращиваемого соединения (Ga, In, As, P и т. д.); 5 – ячейки для испарения легирующих элементов, определяющих тип проводимости и величину электропроводности. I – зона генерации атомных пучков, II – зона смешивания пучков, III – зона эпитаксиального роста

Основные элементы для получения соединения AlxGa1-xAs

Молекулярно-лучевая эпитаксия. Принципиальная схема установки (МЛЭ):

1 – люминисцентный экран;

2 – криопанель;

3 – нагреватель;

4 – манипулятор;

5 – рейка для транспортировки подложек;

6 – шибер;

7 – камера загрузки-выгрузки;

8 – манипулятор с кассетами;

9 – система регистрации ДБЭ – «Фотон-микро»;

10 – кварцевый измеритель толщины.

Структура установки

Установка МЛЭ «Катунь-С» в лаборатории ФТИ

Эффузионная ячейка

Поток атомов от источника к подложке:

I= I0cos2φ∙1/r2, I0 = f(T)

I= f(I0A(t), I0B(t), I0C(t))

Основные достоинства технологии МЛЭ

Возможность формирования атомарно-гладких границ слоев, что принципиально важно для наногетероструктурных приборов.

Получение счетного количества завершенных слоев, начиная с одного монослоя, что важно для структур с квантовыми ямами.

Возможность получения резких скачков концентрации компонентов в слоях.

Возможность создания структур со сложным распределением концентрации основных и примесных элементов.

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 границы между слоями.

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

Недостатки метода:

дорогостоящее оборудование; чистота испаряемых материалов должна достигать 99,999999 %; требуется сверхвысокий вакуум;

для улучшения качества границы перед осаждением слоя требуется тонкая ионная очистка;

высокая сложность легирования материала; малая площадь используемых подложек;

невысокая скорость роста плёнки (обычно менее 1 мкм в час); малая производительность; высокая энергоемкость;

не может быть использован для получения разнородных материалов.