Введение в эпитаксиальные технологии

Содержание

Слайд 2

Зонная структура Формирование электронных зон в твердом теле из энергетических уровней изолированных атомов

Зонная структура

Формирование электронных зон в твердом теле из энергетических уровней изолированных

атомов
Слайд 3

Переход от атома к решётке

Переход от атома к решётке

Слайд 4

Взаимодействие изолированного атома с квантом света

Взаимодействие изолированного атома с квантом света

Слайд 5

Вынужденное излучение

Вынужденное излучение

Слайд 6

Излучательная рекомбинация электрона и дырки Излучательная рекомбинация электрона и дырки: а

Излучательная рекомбинация электрона и дырки

Излучательная рекомбинация электрона и дырки:
а –

спонтанное излучение; б – вынужденное
Слайд 7

Устройство инжекционного п/п лазера

Устройство инжекционного п/п лазера

Слайд 8

Устройство инжекционного п/п лазера

Устройство инжекционного п/п лазера

Слайд 9

Окна прозрачности оптического волокна

Окна прозрачности оптического волокна

Слайд 10

Нобелевская премия 20 века Жорес Иванович Алфёров Prize motivation: "for developing

Нобелевская премия 20 века

Жорес Иванович Алфёров
Prize motivation: "for developing semiconductor heterostructures used

in high-speed- and opto-electronics"
Слайд 11

Эпитаксия επι – на , ταξισ – упорядоченность

Эпитаксия

επι – на , ταξισ – упорядоченность

Слайд 12

Классификация эпитаксии по агрегатному состоянию среды

Классификация эпитаксии по агрегатному состоянию среды

Слайд 13

Рассогласование по параметру решётки *допустимо не более 15% **важно также, чтобы

Рассогласование по параметру решётки

*допустимо не более 15%
**важно также, чтобы слой и

подложка имели близкие значения коэффициентов термического расширения
Слайд 14

Метод измерения кривизны растущей структуры Напряжённый эпитаксиальный слой растягивает или сжимает подложку

Метод измерения кривизны растущей структуры

Напряжённый эпитаксиальный слой растягивает или сжимает подложку

Слайд 15

Латеральный рост

Латеральный рост

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Вакуумная лампа накаливания ⇑Температуры нити – ⇑ КПД. ⇑ Температуры нити

Вакуумная лампа накаливания

⇑Температуры нити – ⇑ КПД.
⇑ Температуры нити – ⇑

испарения W
W создает непрозрачное покрытие
Скорость осаждения W~1/r2 ⇒
⇒Увеличение r

Аналог молекулярно-пучковой эпитаксии

Слайд 19

Газонаполненная лампа накаливания Газ меняет процесс массопереноса. Он препятствует свободному полету

Газонаполненная лампа накаливания

Газ меняет процесс массопереноса.
Он препятствует свободному
полету атомов W.
Вокруг нити

образуется область,
обогащенная парами W.
W частично переосаждается
на нить накаливания.
Не переосадившийся W
диффундирует в газе к стенкам,
в значительной степени увлекаясь
вверх конвекционным потоком.
Снижается скорость испарения W.
W оседает преимущественно
на верхней поверхности лампы.
Размеры лампы по прежнему большие.

Аналог физической газофазной эпитаксии

Слайд 20

Галогеновая лампа накаливания Испаряющийся W реагирует с йодом. Реакция идет и

Галогеновая лампа накаливания

Испаряющийся W реагирует с йодом.
Реакция идет и в газе,

и на стенках
(если они горячее 300-400оС).
Йодиды вольфрама летучи.
Если нет холодных поверхностей,
пары йодидов вольфрама
заполняют лампу и разлагаются на
поверхности раскаленной нити, тем
самым «восстанавливая» ее.
При заданной температуре нити
увеличивается срок службы лампы.
Не изменяя срок службы лампы,
можно существенно повысить
температуру нити, повысив КПД.
Стенки лампы очищаются – можно
(и нужно для их разогрева) уменьшать
размеры лампы.

Аналог химической ГФЭ

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Механизм роста Встраивание происходит равномернее, если реакция адатомов с поверхностью обратимая (под действием температуры)

Механизм роста

Встраивание происходит равномернее, если реакция адатомов с поверхностью обратимая (под

действием температуры)
Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Газофазная эпитаксия

Газофазная эпитаксия

Слайд 27

Схема реактора

Схема реактора

Слайд 28

Скоростной и концентрационный пограничные слои

Скоростной и концентрационный пограничные слои

Слайд 29

Пограничный слой

Пограничный слой

Слайд 30

Механизм роста

Механизм роста

Слайд 31

Примеры установок

Примеры установок

Слайд 32

Слайд 33

Молекулярно-пучковая эпитаксия

Молекулярно-пучковая эпитаксия

Слайд 34

Ячейка Кнудсена

Ячейка Кнудсена

Слайд 35

Типичная МПЭ установка

Типичная МПЭ установка

Слайд 36

Другие виды эпитаксии Конденсация из паровой фазы в вакууме. Метод заключается

Другие виды эпитаксии

Конденсация из паровой фазы в вакууме. Метод заключается в

испарении или распылении материала в вакууме и осаждении его на монокристаллическую подложку.
Жидкофазная эпитаксия. Заключается в наращивании монокристаллического слоя из металлического расплава, насыщенного полупроводниковым материалом.
Твердофазная эпитаксия. При нагреве многослойной структуры происходит перекристаллизация одной из фаз и ее ориентированный рост на монокристаллическую подложку.