分子束外延

• 原理：

  
  

  在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。

  
  

• 优点：

  （1）从源炉喷出的分子（原子）以“分子束”流形式直线到达衬底表面，通过石英晶体膜厚仪监测，可严格控制生长速率；

  （2）分子束外延的生长速率较慢，大约0.01-1nm/s，可实现单原子（分子）层外延，具有记号的膜厚可控性；

  （3）通过调节束源和衬底之间的挡板的开闭，可严格控制膜的成分和杂质浓度，也可实现选择性外延生长；

  （4）非热平衡生长，衬底温度可低于平衡态温度，实现低温生长，可有效减少互扩散和自掺杂；

  （5）配合反射高能电子衍射（RHEED）等装置，可实现原位观察，实时监控。

• 典型应用：

  
  

  外延生长原子级精确控制的超薄多层二维结构材料和器件（超晶格、量子阱、调制掺杂异质结、量子阱激光器、高电子迁移率晶体管等）；结合其他工艺，还可制备一维和零维的纳米材料（量子线、量子点等）。