En Introduksjon til Epitaxy

Av Kerry Taylor-Smith, B.Sc. (Hons)Februar 14 2019

Image Credits: Iaremenko Sergii/.com

Epitaxy er en viktig teknikk i krystallografi hvor naturlige eller kunstige krystaller dyrkes på et krystallinsk substrat; det underliggende substratet fungerer som en frøkrystall og bestemmer orienteringen av krystallene som vokser på den.

Hva er Epitaxy?

Avledet fra det greske epi, som betyr ovenfor, og drosjer, på en ordnet måte, resulterer prosessen i dannelsen av en eller flere krystallinske tynne filmer som kan være av samme eller forskjellige kjemiske sammensetninger og struktur som substratet. Den avsatte filmen låses inn i en eller flere krystallografiske orienteringer med hensyn til substratkrystallet, og den resulterende epitaksialfilmen eller laget har et bestemt register eller sted i forhold til det underliggende laget.

prosessen brukes i nanoteknologi og i halvlederfabrikasjon der den er av kommersiell betydning; faktisk er epitaxy den eneste rimelige metoden for krystallvekst av høy kvalitet for mange halvledermaterialer. For de fleste tynne filmapplikasjoner – harde eller myke belegg eller optiske belegg – er det av liten betydning, men det er kritisk i halvledertynn filmteknologi, hvor veksten av halvledermaterialer danner lag og kvantebrønner i elektroniske og fotoniske enheter som datautstyr og telekommunikasjonsapplikasjoner. For de fleste teknologiske anvendelser er ønsket om at det avsatte materialet skal danne en krystallinsk film som har en veldefinert orientering med hensyn til substratkrystallstrukturen.

Typer Epitaksi

det finnes ulike typer epitaksi:

• Homoepitaxy-dette utføres med ett materiale, så substratet og tynnfilmen er de samme, ofte silisium på silisium. Dette brukes ofte til å dyrke filmer som er renere enn substratet, og som kan dopes uavhengig av det.
• Heteroepitaxy – Dette utføres med forskjellige materialer Og brukes ofte til å dyrke filmer av materialer som krystaller ikke ellers kan oppnås, for eksempel silisium på safir eller grafen på sekskantet bornitrid. Denne metoden tillater optoelektroniske strukturer og bandgap-konstruerte enheter.
• Heterotopotaxy – Denne metoden er lik heteroepitaxy bortsett fra vekst er ikke begrenset til todimensjonal vekst; substratet er lik bare i struktur til tynnfilmmaterialet.
• Pendeo-epitaxy – i denne prosessen vokser en heteroepitaksial film vertikalt og lateralt samtidig. Den brukes i silisiumbaserte produksjonsprosesser og er spesielt viktig for sammensatte halvledere som galliumarsenid.

Heteroepitaxy brukes ofte til metall-halvledervekst; mange metall-halvlederstrukturer brukes til kontaktapplikasjoner og epitaksial vekst muliggjør økt elektronbevegelse gjennom et veikryss. Men prøver å vokse et lag av krystaller på toppen av et substrat som er forskjellig fra det kan presentere problemer; matchende gitter er viktige for å minimere feil og øke elektronmobilitet, men prosessen kan føre til uovertruffen gitter. Denne misforholdet kan forårsake anstrengt eller avslappet vekst, og dermed utløse grensesnittfeil, og avvik fra det som anses som normalt, kan føre til endringer i filmens elektroniske, optiske, termiske og mekaniske egenskaper.

Epitaxial Vekst Av Tynnfilm Materialer Og Dens Anvendelser

Epitaxial vekst av tynnfilm materialer har mange anvendelser i elektronikk, optoelektroniske og magneto-optikk. Vekst kan forekomme på flere måter, den vanligste er dampfase epitaxy (en modifikasjon av kjemisk dampavsetning), hvor atomer for avsetning på substratet kommer fra damp og vekst skjer ved gassformig / fast grensesnitt. Fastfase epitaxy avsetter en tynn ikke-krystallinsk film på substratet som deretter oppvarmes for å danne et krystallinsk lag, mens væskefase epitaxy ser lag vokst fra en flytende kilde.

sistnevnte er langt den billigste og enkleste ruten for å produsere enhetskvalitetslag, men metallorganisk kjemisk dampavsetning (MOCVD) og molekylær stråle epitaxy (MBE) vokser i bruk. Innledende kostnader er dyre, MEN MOCVD og MBE er mer allsidige og kan lett produsere flerlagsstrukturer med atomlagskontroll, noe som er grunnleggende for nanoengineering som nå kreves for å produsere enhetsstrukturer i as-vokst multilayers.

Referanser Og Videre Lesning

• Hva er epitaxy?
• Epitaxy
• Epitaksial Krystallvekst: Metoder Og Materialer
• Epitaxy
• Epitaxy |Crystallography

Ansvarsfraskrivelse: synspunktene uttrykt her er de av forfatteren uttrykt i sin private kapasitet og representerer ikke nødvendigvis synspunktene til AZoM.com Begrenset T / A AZoNetwork eieren og operatøren av dette nettstedet. Denne ansvarsfraskrivelsen utgjør En Del Av Vilkårene for bruk av dette nettstedet.

Skrevet av

Kerry Taylor-Smith

Kerry har vært frilansskribent, redaktør og korrekturleser siden 2016, som spesialiserer seg på vitenskap og helserelaterte fag. Hun har En Grad I Naturvitenskap ved University Of Bath og er basert I STORBRITANNIA.

Sitater