Bevezetés Az Epitaxiába

által Kerry Taylor-Smith, B.Sc. (Hons)febr 14 2019

Image Credits: Iaremenko Sergii/.com

az Epitaxia fontos technika a kristályográfiában, ahol természetes vagy mesterséges kristályokat termesztenek egy kristályos szubsztrátumon; az alatta lévő szubsztrát magkristályként működik, és meghatározza a kristályok orientációját, amelyek rajta nőnek.

mi az Epitaxia?

a görög epi-ből származik, ami azt jelenti, hogy a folyamat egy vagy több kristályos vékony film kialakulását eredményezi, amelyek ugyanolyan vagy eltérő kémiai összetételűek és szerkezetűek lehetnek, mint a szubsztrátum. A lerakódott film a szubsztrátkristályhoz képest egy vagy több kristálytani irányba rögzül, és a kapott epitaxiális filmnek vagy rétegnek az alatta lévő réteghez képest meghatározott regisztere vagy helye van.

az eljárást nanotechnológiában és félvezető gyártásban használják, ahol kereskedelmi jelentőséggel bír; valójában az epitaxia az egyetlen megfizethető módszer a kiváló minőségű kristálynövekedéshez sok félvezető anyag számára. A legtöbb vékonyréteg-alkalmazás esetében-kemény vagy puha bevonatok, vagy optikai bevonatok-ez kevés jelentőséggel bír, de kritikus a félvezető vékonyréteg-technológiában, ahol a félvezető anyagok növekedése rétegeket és kvantumkutakat képez az elektronikus és fotonikus eszközökben, például a számítógépes videomegjelenítőkben és a telekommunikációs alkalmazásokban. A legtöbb technológiai alkalmazás esetében az a vágy, hogy a lerakódott anyag kristályos filmet képezzen, amelynek egy jól meghatározott orientációja van a szubsztrát kristályszerkezetéhez képest.

az Epitaxia típusai

az epitaxia különböző típusai vannak:

• Homoepitaxy-ez egy anyaggal történik, így a szubsztrát és a vékony film ugyanaz, gyakran szilícium a szilíciumon. Ezt gyakran használják a szubsztrátumnál tisztább filmek termesztésére, amelyek ettől függetlenül adalékolhatók.
• Heteroepitaxy-ezt különböző anyagokkal végzik, és gyakran olyan anyagok filmjeinek termesztésére használják, amelyekhez kristályokat egyébként nem lehet előállítani, például szilícium zafíron vagy grafén hatszögletű bór-nitriden. Ez a módszer lehetővé teszi az optoelektronikus szerkezetek és bandgap tervezett eszközök.
• Heterotopotaxia-ez a módszer hasonló a heteroepitaxiához, kivéve, hogy a növekedés nem korlátozódik a kétdimenziós növekedésre; a szubsztrát csak szerkezetében hasonló a vékonyréteg anyagához.
• Pendeo-epitaxia – ebben a folyamatban egy heteroepitaxiális film függőlegesen és oldalirányban egyidejűleg növekszik. Szilícium alapú gyártási folyamatokban használják, és különösen fontos az összetett félvezetők, például a gallium-arzenid esetében.

a Heteroepitaxiát gyakran használják fém-félvezető növekedéshez; sok fém-félvezető szerkezetet használnak érintkezési alkalmazásokhoz, és az epitaxiális növekedés lehetővé teszi az elektron fokozott mozgását egy csomóponton keresztül. Ha azonban megpróbálunk egy kristályréteget növeszteni egy tőle eltérő szubsztrát tetején, problémákat okozhat; a megfelelő rácsok fontosak a hibák minimalizálása és az elektronmobilitás növelése érdekében, de a folyamat páratlan rácsokhoz vezethet. Ez az eltérés feszült vagy laza növekedést okozhat, ezáltal interfaciális hibákat idézhet elő, és a normálisnak tekintettektől való eltérés a film elektronikus, optikai, termikus és mechanikai tulajdonságainak megváltozásához vezethet.

vékonyréteg-anyagok epitaxiális növekedése és alkalmazásai

a vékonyréteg-anyagok epitaxiális növekedésének számos alkalmazása van az elektronikában, az optoelektronikában és a magneto-optikában. A növekedés többféle módon fordulhat elő, a leggyakoribb a gőzfázisú epitaxia (a kémiai gőzlerakódás módosítása), ahol a szubsztrátumra lerakódó atomok gőzből származnak, a növekedés pedig a gáz-halmazállapotú/szilárd határfelületen történik. A szilárd fázisú epitaxia vékony, nem kristályos filmet helyez el a szubsztrátumon, amelyet ezután kristályos réteggé melegítenek, míg a folyékony fázisú epitaxia folyékony forrásból származó rétegeket lát.

ez utóbbi messze a legolcsóbb és legegyszerűbb módja az eszközminőségű rétegek előállításának, de a fém szerves kémiai gőzfázisú leválasztás (mocvd) és a molekuláris sugár epitaxia (MBE) egyre inkább használatban van. A kezdeti költségek drágák, de a MOCVD és az MBE sokoldalúbbak, és könnyen képesek többrétegű szerkezeteket előállítani atomi rétegvezérléssel, ami alapvető fontosságú a nanotechnológia szempontjából, amely ma már szükséges az eszközszerkezetek előállításához a növekvő többrétegekben.

hivatkozások és további olvasmányok

• mi az epitaxia?
• Epitaxia
• Epitaxiális Kristály Növekedés: Módszerek és anyagok
• Epitaxy
• Epitaxy |Crystallography

jogi nyilatkozat: az itt kifejtett nézetek a szerző személyes minőségükben kifejezett nézetei, és nem feltétlenül képviselik a szerző nézeteit AZoM.com Limited t / a AZoNetwork a weboldal tulajdonosa és üzemeltetője. Ez a felelősség kizárása a weboldal használati feltételeinek részét képezi.

írta:

Kerry Taylor-Smith

Kerry 2016 óta szabadúszó író, szerkesztő és lektor, szakterülete a tudomány és az egészség. Természettudományi diplomát szerzett a Bath Egyetemen, székhelye az Egyesült Királyságban található.

Idézetek