エピタクシー入門

ケリー*テイラー*スミスによって,B.Sc.(優等学位)Feb14 2019

画像クレジット：Iaremenko Sergii/.com

エピタクシーは、天然または人工の結晶を結晶基板上に成長させる結晶学において重要な技術であり、その下にある基板は種結晶

エピタキシーとは何ですか？

は、上記の意味であるギリシャ語のepiに由来し、順序付けられた方法で、このプロセスは、基板と同じまたは異なる化学組成および構造のものであってもよい一つまたはいくつかの結晶性薄膜の形成をもたらす。 堆積した膜は、基板結晶に対して一つ以上の結晶学的配向にロックし、得られたエピタキシャルフィルムまたは層は、下にある層に対して特定のレジ

このプロセスは、ナノテクノロジーや商業的に重要な半導体製造に使用されており、実際にはエピタクシーは、多くの半導体材料にとって高品質の結晶成長の唯一の手頃な価格の方法です。 ハードまたはソフトコーティング、または光学コーティング–ほとんどの薄膜アプリケーションのために、それはほとんど重要ではありませんが、それは、コンピ ほとんどの技術的用途では、蒸着された材料が、基板結晶構造に対して明確に定義された配向を有する結晶膜を形成することが望まれる。

エピタクシーの種類

エピタクシーには様々な種類があります:

• ホモエピタクシー–これは1つの材料で行われるので、基板と薄膜は同じであり、しばしばシリコン上のシリコンである。 これは、基板よりも純粋であり、それとは独立してドープすることができる膜を成長させるためにしばしば使用される。
• ヘテロエピタクシー–これは異なる材料で行われ、サファイア上のシリコンや六方晶窒化ホウ素上のグラフェンなど、結晶が得られない材料の膜を成長させるためによく使用される。 この方法は光電子工学の構造およびバンドギャップによって設計される装置を可能にする。
• ヘテロトポタクシー–この方法はヘテロエピタクシーに似ていますが、成長は二次元成長に限定されず、基板は薄膜材料と構造のみが似ています。
• Pendeo-epitaxy–このプロセスでは、ヘテロエピタキシャル膜が垂直方向と横方向に同時に成長する。 それはケイ素ベースの製造工程で使用され、ガリウムヒ素のような化合物半導体のために特に重要です。

ヘテロエピタクシーは金属-半導体成長によく使用され、多くの金属-半導体構造が接触用途に使用され、エピタキシャル成長は接合部を通る電子移動を増加させることができる。 しかし、それとは異なる基板の上に結晶の層を成長させようとすると、問題が発生する可能性があります; 整合格子は、欠陥を最小限に抑え、電子移動度を高めるために重要ですが、プロセスは比類のない格子につながる可能性があります。 この不一致は、緊張または緩和された成長を引き起こし、界面欠陥を引き起こし、”正常”と考えられるものから逸脱すると、フィルムの電子的、光学的、熱的および機械的特性の変化につながる可能性がある。

薄膜材料のエピタキシャル成長とその応用

薄膜材料のエピタキシャル成長は、エレクトロニクス、光電子、磁気光学に多くの用途があります。 成長はいくつかの方法で起こり、最も一般的なのは気相エピタクシー（化学蒸着の修正）であり、基板上の蒸着のための原子は蒸気から来て、成長は気体/固 固相エピタクシーは基板上に薄い非結晶膜を堆積させ、それを加熱して結晶層を形成し、液相エピタクシーは液体源から成長した層を見る。

後者は、デバイス品質層を製造するための最も安価で最も簡単なルートですが、有機金属化学蒸着（MOCVD）と分子ビームエピタクシー（MBE）が使用されています。 初期コストは高価ですが、MOCVDとMBEは、より汎用性があり、容易に成長したままの多層膜でデバイス構造を生成するために今必要なナノエンジニアリング

参考文献とさらなる読書

• エピタクシーとは何ですか？
• エピタクシー
• エピタキシャル結晶成長: 方法および材料
• エピタクシー
• エピタクシー|結晶学

免責事項：ここで表現された見解は、私的な能力で表現された著者の見解であり、必ずしもAZoM.com リミテッドT/A AZoNetworkこのウェブサイトの所有者および運営者。 この免責事項は、このウェブサイトの利用規約の一部を形成します。

Kerry Taylor-Smith

Kerryは2016年からフリーランスのライター、編集者、校正者を務めており、科学と健康関連の科目を専門としています。 彼女はバース大学で自然科学の学位を取得し、英国に拠点を置いています。

引用