Wprowadzenie do epitaksji

by Kerry Taylor-Smith, B.Sc. (Hons)Luty 14 2019

źródło obrazu: Jaremenko Sergii/. com

Epitaksja jest ważną techniką w krystalografii, gdzie naturalne lub sztuczne kryształy są hodowane na krystalicznym podłożu; podłoże działa jak kryształ nasion i określa orientację kryształów, które na nim rosną.

Co To jest Epitaksja?

pochodzący z greckiego epi, co oznacza powyżej, i taksówki, uporządkowany sposób, proces powoduje powstanie jednej lub kilku krystalicznych cienkich warstw, które mogą mieć ten sam lub inny skład chemiczny i strukturę co podłoże. Osadzona folia blokuje się w jednej lub więcej orientacji krystalograficznych w odniesieniu do kryształu podłoża, a otrzymana folia epitaksjalna lub warstwa epitaksjalna ma szczególny rejestr lub lokalizację w stosunku do warstwy leżącej poniżej.

proces ten jest stosowany w nanotechnologii i produkcji półprzewodników, gdzie ma znaczenie handlowe; w rzeczywistości epitaksja jest jedyną niedrogą metodą wysokiej jakości wzrostu kryształów dla wielu materiałów półprzewodnikowych. W przypadku większości zastosowań cienkowarstwowych-twardych lub miękkich powłok lub powłok optycznych – ma to niewielkie znaczenie, ale ma kluczowe znaczenie w technologii cienkowarstwowych półprzewodników, gdzie wzrost materiałów półprzewodnikowych tworzy warstwy i studnie kwantowe w urządzeniach elektronicznych i fotonicznych, takich jak komputerowe wyświetlacze wideo i aplikacje telekomunikacyjne. W większości zastosowań technologicznych pożądane jest, aby zdeponowany materiał tworzył krystaliczną warstwę, która ma jedną dobrze określoną orientację w odniesieniu do struktury krystalicznej podłoża.

rodzaje epitaksji

istnieją różne rodzaje epitaksji:

• Homoepitaksja-odbywa się to z jednego materiału, więc podłoże i cienka warstwa są takie same, często krzem na krzemie. Jest to często używane do uprawy filmów, które są czystsze niż podłoże i które mogą być domieszkowane niezależnie od niego.
• Heteroepitaksja-wykonuje się to z różnymi materiałami i często stosuje się je do produkcji filmów z materiałów, dla których kryształów nie można inaczej uzyskać, np. krzemu na szafirze lub grafenu na sześciokątnym azotku boru. Metoda ta pozwala na tworzenie struktur optoelektronicznych i urządzeń bandgap.
• Heterotopotaksja-metoda ta jest podobna do heteroepitaksji z tym, że wzrost nie ogranicza się do wzrostu dwuwymiarowego; podłoże jest podobne tylko pod względem struktury do materiału cienkowarstwowego.
• Pendeo-epitaksja – w procesie tym powstaje heteroepitaksjalna folia wyrastająca jednocześnie pionowo i bocznie. Jest stosowany w procesach produkcyjnych na bazie krzemu i jest szczególnie ważny dla półprzewodników złożonych, takich jak arsenek galu.

Heteroepitaksja jest często używana do wzrostu metal-półprzewodnik; wiele struktur metal-półprzewodnik jest używanych do zastosowań kontaktowych, a wzrost epitaksjalny pozwala na zwiększony ruch elektronów przez złącze. Jednak próba wyhodowania warstwy kryształów na podłożu, które jest inne od niego, może stwarzać problemy; dopasowane sieci są ważne, aby zminimalizować defekty i zwiększyć mobilność elektronów, ale proces ten może prowadzić do niezrównanych sieci. To niedopasowanie może powodować napięty lub rozluźniony wzrost, powodując w ten sposób defekty międzyfazowe, a odejście od tego, co uważa się za „normalne”, może prowadzić do zmian właściwości elektronicznych, optycznych, termicznych i mechanicznych folii.

Epitaksjalny wzrost cienkowarstwowych materiałów i jego zastosowania

Epitaksjalny wzrost cienkowarstwowych materiałów ma wiele zastosowań w elektronice, optoelektronice i magneto-optyce. Wzrost może występować na kilka sposobów, najczęściej jest epitaksja fazy gazowej (modyfikacja chemicznego osadzania z fazy gazowej), gdzie atomy do osadzania na podłożu pochodzą z pary, a wzrost następuje na styku Gaz/ciało stałe. Epitaksja w fazie stałej osadza cienką, niekrystaliczną warstwę na podłożu, która jest następnie podgrzewana, tworząc warstwę krystaliczną, podczas gdy epitaksja w fazie ciekłej widzi warstwy wyhodowane z ciekłego źródła.

ta ostatnia jest zdecydowanie najtańszą i najłatwiejszą drogą do produkcji warstw wysokiej jakości urządzeń, ale coraz częściej stosuje się metaliczne osadzanie z fazy gazowej (MOCVD) i epitaksję wiązki molekularnej (MBE). Początkowe koszty są drogie, ale MOCVD i MBE są bardziej wszechstronne i mogą łatwo wytwarzać wielowarstwowe struktury z kontrolą warstwy atomowej, co jest fundamentalne dla nanoinżynierii wymaganej obecnie do produkcji struktur urządzeń w wyhodowanych wielowarstwach.

Referencje i dalsze informacje

• co to jest epitaksja?
• Epitaksja
• Wzrost Kryształów Epitaksjalnych: Metody i materiały
• Epitaksja
• Epitaksja / krystalografia

Zrzeczenie się odpowiedzialności: poglądy wyrażone tutaj są poglądami autora wyrażonymi w ich prywatnym charakterze i niekoniecznie reprezentują poglądy autora AZoM.com Limited T / A AZoNetwork właściciel i operator tej strony. Niniejsze wyłączenie odpowiedzialności stanowi część Warunków korzystania z tej strony internetowej.

written by

Kerry Taylor-Smith

Kerry jest niezależnym pisarzem, redaktorem i korektorem od 2016 roku, specjalizującym się w naukach ścisłych i tematach związanych ze zdrowiem. Ma stopień naukowy w dziedzinie nauk przyrodniczych na Uniwersytecie w Bath i mieszka w Wielkiej Brytanii.

Cytaty