Quae sunt differentiae technologiarum MBE et MOCVD?

Utraque trabes hypothetica epitaxia (MBE) et depositio vaporis chemici metalli-organici (MOCVD) reactors in ambitus mundissimos agunt et eodem instrumentorum metrologiae statuto utuntur ad laganum characterismum. Fons solidus MBE utitur summus puritate, praecursoribus elementis in effusione calefactis cellulis ad creandum trabem hypotheticam ad depositionem (nitrogene adhibito ad refrigerandum liquorem). E contra, MOCVD processus vaporis chemicus est, utens fontes ultra-puros, gaseosos ut depositio possit, et toxicus gasi tradendi et remissio requirit. Utraque ars identicam epitaxiam in quibusdam systematibus materialibus producere potest, ut arsenides. Unius technicis electio prae ceteris in particularibus materiis, processibus, mercatibus disseritur.

Deam hypotheticam Epitaxy

Reactor MBE typice comprehendit specimen camerae translationis (aeri patens, ut subiecta lagana onerari et exonerare patiatur) et incrementum cubiculi (normaliter signatum et solum aere ad victum apertum) ubi subiectum transfertur pro incremento epitaxiali. . MBE reactors in vacuo ultra-alto (UHV) condiciones agunt, ne contagione ab aeris moleculis. Conclave calefieri potest ad evacuationem horum contaminantium accelerandam, si cubiculum aeri apertum est.

Saepe, fons materiae epitaxy in MBE reactor solidi sunt semiconductores vel metalla. Hi ultra puncta liquefactionis (i.e. fontium materialium evaporationum) calefiunt in cellulis effusionis. Hic atomi seu moleculae in cubiculum vacuum MBE pelluntur per foramen parvum, quod dat trabem hypotheticam valde directionalem. Hoc calefacto impingitur distent; plerumque fiunt ex materiis simplicibus crystallinis sicut siliconibus, gallium arsenide (GaAs) vel aliis semiconductoribus. Dum moleculae non desorbent, diffundent in superficie subiecta, incrementa epitaxialem promoventia. Epitaxia deinde iacuit in tabulato aedificata, cum compositione et crassitudine cuiusque tabulae moderata est ut proprietates opticas et electricas optatas consequi possit.

Substratum centro adscenditur, intra thalamum incrementum, super possessor calefacto cryoshields circumdatus, versus effusionis cellulas et systema adapertum. Possessor invertatur ut praebeat depositionem uniformem et crassitudinem epitaxialem. Cryoshields sunt lamellae liquido-nitrogeniae refrigeratae quae contaminantium et atomorum in cubiculi insidiis quae antea in superficie subiecta non sunt captae sunt. contaminantes esse possunt ex corruptione subiecti in caliditatibus vel per 'per impletionem' de trabe hypothetica.

Reactorium ultra-summum vacuum MBE cubiculi reactor in-situ vigilantia instrumenta adhibenda dat ad processum depositionis moderandum. Reflexio altae industriae electronicae diffractionis (RHEED) ad vigilantiam superficiei incrementum adhibetur. Reflexio laseris, imaginatio scelerisque, et analysis chemicae (spectrometriae massae, Auger spectrometriae) compositionem materiae evaporationis resolvere. Ceteri sensores adhibentur ut temperaturas, pressuras et incrementa metirentur ut processum ambitum in tempore reali accommodarent.

Incrementum rate et temperatio

Incrementum epitaxiale, quod proprie est circiter tertia pars monolayi (0.1nm, 1Å) per alterum, afficitur rate fluxu (numerus atomorum ad superficiem subiectam, a fonte caliditatis regente) et temperatura subiecta. (quod affectat proprietates diffusivas atomorum in superficie subjectarum earumque desorptione, a calore subjecto temperata). Hi parametri independenter adaequantur et monitores intra reactorem MBE sunt, ut processus epitaxialis optimize.

Incrementa moderando et copia materiarum diversarum utens systematis mechanici, admixtionum ternariarum et quaternariarum et structurarum multi- stratarum fideliter ac saepe crescere possunt. Post depositionem, substratum lente deferbuit ut accentus scelerisque vitaret et eius crystallina structuram ac proprietates notare temptavit.

Materiae notae pro MBE

Characteres III-V systematum materialium in MBE adhibitorum sunt:

●  Silicon: Augmentum in substratis Pii requirit altissimas temperaturas ut oxydatum desorptionem curet (>1000°C), ut calentium artifex et laganum detentores requirantur. Exitus circa mismatch in cancellis constantes et expansiones coefficientes faciunt III-V incrementum in pii argumento activo R&D.

●  Antimony: Pro III-Sb semiconductores, temperaturae subiectae humiles adhibendae sunt ad desorptionem a superficie vitandam. Item non congruentia in calidis calidis fieri potest, ubi una species atomica potius evaporatur ad materiam non stoichiometricam relinquendam.

●  Phosphorus: Admixtiones phosphori in cubiculi intus deponantur III-P, egent processu temporis mundi consumpti qui brevem productionem currit inviabilem.

Depositio vapor chemicus metalli-organicus

MOCVD reactor summus temperatus, aquae refrigeratae cubiculi reactionem habet. Substratae collocantur in susceptore graphite calefacto vel RF, resistente vel IR calefactione. Vapores gerentes verticaliter injiciuntur in processu camerae supra subiectae. Accumsan uniformitas fit per optimizing temperatus, iniectio gasi, tota fluens gas, rotationis susceptor et pressionis. Porttitor felis sunt vel consectetuer vel nitrogenium.

Ad epitaxialem stratis deponendi, MOCVD praecursoribus metalli-organicis praecursoribus altissimi puritate utitur ut trimethylgallium pro gallium vel trimethylaluminium pro aluminio pro elementis coetus III et gasorum hydride (arsine et phosphine) pro elementis globi-V. Organica metalla in bullarum fluxu gasi continentur. Concentratio injecta in processum camerae temperatura et pressione metalli-organici et tabellionis gasi per bullarum fluxum determinatur.

Reagentes plene dissolutum super superficiem subiectam ad incrementum temperaturae, atomos metallos solvens et per-producta organica. Reagentium concentratio aptatur ad diversas structuras, III-V mixturae structuras, una cum cursu/vento mutandi ratio ad mixtionem vaporum aptandam.

Subiectum esse solet laganum unum laganum materiae semiconductoris ut gallium arsenide, indium phosphide, vel sapphiro. Oneratur in susceptorem intra cubiculum reactionem cui gasi praecursoris injiciuntur. Multum ex vaporibus metallico-organicis et aliis vaporibus per calefactum incrementum cubiculi immutatum iter pergunt, sed parva quantitas pyrolysin patitur (rimas), species materiae creandi quae super superficiem subiecti calidi hauriunt. Superficies igitur reactio consequitur incorporationem elementorum III-V in iacum epitaxialem. Vel, desorptio e superficie fieri potest, cum insuetis reagentibus et reactionibus productis e camera evacuatis. Accedit, praecursores quidam inducere possunt incrementum negativum et schisma superficiei, ut in doping carbonis de GaAs/AlGaAs et cum dedicatis etchanalibus fontibus. Susceptus rotetur ut compositionem constantem et crassitudines epitaxiae curet.

Temperatura incrementum in MOCVD reactor requiritur, praesertim a pyrolysi praecursorum requisita, et deinde optimized circa mobilitatem superficiei. Incrementum determinatum ex vaporibus pressionis globi-III metallorum in bullarum fontibus organicis. Superficies diffusio passibus atomicis in superficie afficitur, substratis misorientibus saepe ob hanc causam adhibitis. Augmentum substratorum pii substratorum requirit gradus excelsissimos temperaturas ut oxydatum desorptionem (>1000°C), specialitas calentium postulans et detentores laganum substratum.

Reactoris vacuum pressura et geometria significat in-situ vigilantiae artes variare his MBE, cum MBE plerumque plus optiones et configurabilitates habentibus. Pro MOCVD, emissivitas pyrometria correcta ponitur pro in- situ, laganum mensurae superficiei temperaturae (ut opponitur mensurae thermocouplae remotae); reflexio admittit superficiem exasperationem et incrementi epitaxialem ratem resolvendam; arcus laganum per laser reflexionem metitur; et suppleta concentrationes organometallicae per ultrasonicas vigilantia gasi metiri possunt, ut accurationem et reproducibilitatem incrementi processus augeant.

De more, aluminium-admixtiones continentium temperaturas superiores (>650°C), dum stratae phosphoros-continentes ad temperaturas inferiores creverunt (<650°C), cum exceptionibus possibilibus pro AlInP. Pro AlInGaAs et InGaAsP admixtis, adhibitis pro applicationibus telecomorum, differentia in calore arsini crepuit faciliorem quam pro phosphine processum dicionis facit. Sed pro epitaxiali re- cremento, ubi strata activa signantur, phosphina praeponitur. Pro materiae antimonide, incorporatio in AlSb imprudentia (et vulgo inutile) accidit carbonis, ob defectum praecursoris congrui fontis, limitans electionem admixtorum et sic susceptionem antimonidis augmenti MOCVD.

Pro stratis valde coactis, ob facultatem ad materias arsenidas et phosphidas consuetas utendas, conamina libratio et emendatio possibilia sunt, qualia sunt claustra GaAsP et InGaAs quantum putei (QWs).

Summarium

Vulgo MBE in situ vigilantia optiones habet quam MOCVD. Incrementum epitaxiale accommodatur per fluxum ratem et substrata temperie, quae separatim moderatur, cum in- situ vigilantia coniungitur permittens multo clarius, directum, intellectus incrementi processuum.

MOCVD ars valde versatilis est, quae amplis materiis deponere potest, inter semiconductores compositos, nitrides et oxydi, variato praecursore chemiae. Distincta moderatio progressionis incrementi permittit fabricationem machinarum semiconductorium complexorum cum proprietatibus discriminatim pro applicationibus in electronicis, photonicis et optoelectronics. MOCVD thalamum tersa celerior tempora MBE.

MOCVD praeclarum est ad regrowth feedback distributorum (DFBs) lasers, heterostructuras machinas sepultas, et fluctus ludibrium compaginatum. Hoc in- situm etinging semiconductoris includere potest. MOCVD ergo specimen est monolithic InP integrationis. Etsi integratio monolithica in GaAs in sua infantia est, MOCVD incrementum selectivam praebet aream, ubi locis dielectricis larvatus adiuvat spatium emissionis/absorptionis aequalitates. Hoc difficile cum MBE factu est, ubi polycrystal deposita in larva dielectric formare possunt.

In genere, MBE est modus incrementi electionis Sb materiarum et MOCVD est electio materiae P. Ambae artes incrementum habent similes facultates materiae sicuti fundatae. Traditional MBE solum mercatus, ut electronica, nunc aeque ac incremento MOCVD inserviri potest. Attamen, pro structuris magis provectis, qualia dot quantum et quantum laserarum cascades, MBE saepe pro basi epitaxy praefertur. Si epitaxial regrowth requiritur, MOCVD plerumque praeponitur, ob flexibilitatem et tessitudinem et larvatum.