Johdatus Epitaxyyn

Kerry Taylor-Smith, B.Sc Helmikuuta 14 2019

Image Credits: Iaremenko Sergii/.com

Epitaxy on tärkeä tekniikka kristallografiassa, jossa luonnollisia tai keinotekoisia kiteitä kasvatetaan kiteisellä substraatilla; alla oleva substraatti toimii siemenkiteenä ja määrittää siihen kasvavien kiteiden suunnan.

mitä Epitaxy on?

johdettu kreikan epi, joka tarkoittaa edellä, ja taksit, järjestetyllä tavalla, prosessi johtaa yhden tai useamman kiteisen ohutkalvon muodostumiseen, jotka voivat olla kemialliselta koostumukseltaan ja rakenteeltaan samanlaisia kuin substraatti. Talletettu kalvo lukittuu yhteen tai useampaan kristallografiseen suuntaukseen suhteessa substraattikiteeseen, ja tuloksena olevalla epitaksikalvolla tai kerroksella on tietty rekisteri tai sijainti suhteessa alla olevaan kerrokseen.

prosessia käytetään nanotekniikassa ja puolijohdevalmistuksessa, jossa sillä on kaupallista merkitystä; itse asiassa epitaxy on ainoa edullinen menetelmä korkealaatuisen kidekasvun aikaansaamiseksi monille puolijohdemateriaaleille. Useimpien ohutkalvosovellusten-kovien tai pehmeiden pinnoitteiden tai optisten pinnoitteiden – merkitys on vähäinen, mutta se on kriittinen puolijohdekomponenttien ohutkalvotekniikassa, jossa puolijohdemateriaalien kasvu muodostaa kerroksia ja kvanttikaivoja elektronisissa ja fotonisissa laitteissa, kuten tietokonevideonäytöissä ja tietoliikennesovelluksissa. Useimmissa teknisissä sovelluksissa halutaan, että talletettu materiaali muodostaa kiteisen kalvon, jolla on yksi hyvin määritelty suunta suhteessa substraatin kiderakenteeseen.

Epitaksityypit

epitaksityyppejä on erilaisia:

• Homoepitaxy-tämä suoritetaan yhdellä materiaalilla, joten substraatti ja ohut kalvo ovat samat, usein pii piillä. Tällä kasvatetaan usein kalvoja, jotka ovat puhtaampia kuin substraatti ja jotka voidaan seostaa siitä riippumatta.
• Heteroepitaksi – tätä tehdään erilaisilla materiaaleilla ja käytetään usein sellaisten materiaalien kalvojen kasvattamiseen, joihin ei muuten saada kiteitä, kuten pii safiiriin tai grafeeni heksagonaaliseen boorinitridiin. Tämä menetelmä mahdollistaa Optoelektroniset rakenteet ja bandgap suunniteltu laitteita.
• Heterotaksia-tämä menetelmä on samanlainen kuin heteroepitaksia, paitsi että kasvu ei rajoitu kaksiulotteiseen kasvuun, vaan substraatti on rakenteeltaan samankaltainen ohutkalvomateriaalin kanssa.
• Pendeo-epitaksinen-tässä prosessissa heteroepitaksinen kalvo kasvaa pysty-ja lateraalisesti samanaikaisesti. Yhdistettä käytetään piipohjaisissa valmistusprosesseissa ja se on erityisen tärkeä yhdistepuolijohteissa, kuten galliumarsenidissa.

Heteroepitaksia käytetään usein metalli-puolijohdekasvussa; monia metalli-puolijohderakenteita käytetään kosketussovelluksissa ja epitaksikasvu mahdollistaa lisääntyneen elektronien liikkeen liitoksen kautta. Kuitenkin yrittää kasvattaa kerros kiteitä pinnalla alustan, joka on erilainen kuin se voi aiheuttaa ongelmia; matching ristikoita ovat tärkeitä minimoimaan vikoja ja lisätä elektronin liikkuvuutta, mutta prosessi voi johtaa verraton ristikoita. Tämä epäsuhta voi aiheuttaa kireää tai rento kasvua, mikä käynnistää interfacial vikoja, ja harhautuminen mitä pidetään ”normaali” voi johtaa muutoksiin elektronisten, optisten, lämpö-ja mekaaniset ominaisuudet kalvon.

Ohutkalvomateriaalien Epitaksinen kasvu ja sen Sovellukset

Ohutkalvomateriaalien Epitaksisella kasvulla on lukuisia sovelluksia elektroniikassa, optoelektroniikassa ja magneto-Optiikassa. Kasvu voi tapahtua useilla tavoilla, joista yleisin on höyryfaasi epitaxy (kemiallisen höyrypinnoituksen muunnos), jossa substraatille laskeuduttava atomit tulevat höyrystä ja kasvu tapahtuu kaasumaisen/kiinteän rajapinnassa. Kiinteä faasi epitaxy talletetaan ohut ei-kiteinen kalvo alustan, joka sitten kuumennetaan muodostaa kiteinen kerros, kun taas nestefaasi epitaxy näkee kerrokset kasvanut nestemäisestä lähteestä.

jälkimmäinen on selvästi halvin ja helpoin tapa valmistaa laitelaatukerroksia, mutta metalliset orgaaniset kemialliset höyrypinnoitukset (MOCVD) ja molekyylisuihkupäästöt (MBE) ovat yleistymässä käytössä. Alkuperäiset kustannukset ovat kalliita, mutta MOCVD ja MBE ovat monipuolisempia ja voivat helposti tuottaa monikerroksisia rakenteita atomikerroksen ohjauksella, mikä on olennaisen tärkeää nanotekniikan kannalta, jota nyt tarvitaan laitteiden rakenteiden tuottamiseen sellaisenaan monikerroksissa.

viitteet ja Jatkoluku

• mitä epitaksi on?
• Epitaksinen
• Epitaksinen Kidekasvu: Menetelmät ja materiaalit
• Epitaxy
• Epitaxy / kristallografia

Vastuuvapauslauseke: tässä esitetyt näkemykset ovat kirjoittajan yksityishenkilönä esittämiä eivätkä välttämättä edusta AZoM.com rajoitettu T / A AZoNetwork omistaja ja operaattori tämän sivuston. Tämä vastuuvapauslauseke on osa tämän sivuston käyttöehtoja.

kirjoittanut

Kerry Taylor-Smith

Kerry on ollut vuodesta 2016 freelance-kirjailija, toimittaja ja oikolukija, joka on erikoistunut tieteeseen ja terveyteen liittyviin aiheisiin. Hänellä on luonnontieteiden tutkinto Bathin yliopistosta, ja hänen kotipaikkansa on Iso-Britannia.

lainaukset