补充资料：晶体外延生长技术

晶体外延生长技术
technique of epitaxial crystals growth

晶体外延生长技术teehnique of epitaxia一crys-tals growth在适当的衬底(一般是单晶片)上，在合适的条件下沿衬底的结晶轴方向生长一层晶格结构完整的单晶薄层的方法。由于外延薄膜技术在半导体器件、集成光学、红外技术和激光技术等方面的广泛应用，晶体外延生长技术发展很快。 根据衬底材料与外延层在结构和性质上的区别，外延生长可分为同质外延和异质外延。前者是衬底材料与外延层为同一种材料，后者则是不同的材料。晶体外延生长的工艺种类很多，常用的有气相外延法、分子束外延法和液相外延法。 气相外延法利用化学气相沉积方法在单晶衬底上生长单晶薄膜的方法。现已成为生长半导体外延层的一种应用最广、实用性最强的方法。如硅气相外延法是目前半导体薄膜材料制备中最常用的，约占整个硅片数量的35%。气相外延的分类方法与化学气相沉积法相同(见晶体气相生长技术)，按输运方式分为挥发性卤化物法、氧化物法、氢化物法和金属有机化合物法。金属有机化合物法是新发展的一种化学气相外延方法。它是通过金属有机化合物在热分解的瞬间实现与有、关元素的化合、结晶从而形成薄膜。由于现在已能制备并大量生产多种金属有机化合物，如Ga(CH:)。In(CH3)3等，目前已能用此法生长GaAslnP、GalnAs等一系列高纯或掺杂的外延薄膜，并正在研究和发展能用金属有机化合物法在InP衬底上生长GalnAsP、在GaAs衬底上生长GaAs外延层。由于在整个生长过程中能用计算机精确控制流量、温度等参数，因此不仅能生长出非常完整的单晶薄膜，而且还可生长出具有多层结构(可达数百层)的外延薄膜，而每层厚度只有几十埃。 分子束外延法对普通的真空沉积技术进行改进和提高而形成的一种薄膜制备技术。其生长过程如下:在超真空条件下，构成外延层的组分同时从不同的原料源直接蒸发沉积到衬底表面上形成薄膜。与液相外延和气相外延生长相比，分子束外延所用温度低得多，这在生长一些具有特殊性能的外延层时尤其有利;其次，衬底和材料源可处于不同的温度，这有利于对生长组分和生长速度的控制。分子束外延能生长极薄的单晶外延薄膜(<10一100召m)，生长速率很低(l一10尽m/h)，能精确地控制薄膜厚度和掺杂含量。它和金属有机化合物法一样，能生长具有复合结构的外延层。现分子束外延已成为能生长大量同质或异质外延薄膜的一种重要方法，并能生长具有独特性能的外延层薄膜，这些薄膜不仅能用来制作激光、二极管和微波晶体管等半导体结构器件，还有可能在探索中的集成光学和超大规模集成电路领域内起重要作用。 由于实时分析技术的应用和表面分析工具(如四重残留气体分析、高能电子衍射分析、低能电子衍射分析和俄歇电子谱)的出现，现在对分子束外延过程已经有了比较深入的了解和研究。但是迄今为止，有关分子束外延的很多生长参数还有待更深入的探索，如还没有得到最适宜的生长温度和最佳的生长速率。 液相外延法在生长过程中，首先将溶质溶解在溶剂中形成均匀的溶液，然后将溶液缓慢地冷却以达到饱和点，此时在浸入溶液的衬底上即有固相析出并形成薄膜。这种方法类似于溶液生长技术，与其主要区别是:①所用籽晶和外延层往往是不相同的;②通常采用更稀的溶液，这样生长速率很低，有利于制得纯度高、更接近化学计量的高质量单晶薄膜。外延层厚度一般是微米量级，而不是毫米量级。 由于上述特点，用液相外延制备的薄膜材料在制造器件时有时其性能比用其他方法制得的材料更优越。例如它能制备用于激光器和发光二极管的AIGaAs一GaAs外延层，而这种外延层迄今还无法用其他方法生长。随着对新电子材料需求的增加，液相外延生长的使用也越来越广，现主要用于份一V族合金和磁性石榴石材料的生长。 液相外延生长时，通常溶液被置于柑祸或料舟内。除了必备的用于支撑衬底和移入、移出衬底的装置今卜还需要一个温度控制精确的炉子，有时还需要一个控制生长气氛的气体操作系统。 20世纪60年代以来，较详细地研究了液相外延的生长动力学、外延层的表面形貌和晶格失配所形成的扰动。在此基础上，除了能制备纯度高和结晶优良的外延层外，已能连续生长多层结晶薄膜。但对如何控制薄膜厚度、生长方向及混晶组分比等还有待进一步研究。 (金蔚青)

说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。