Introducere în Epitaxie

de Kerry Taylor-Smith, B.Sc. (Hons)februarie 14 2019

credite de imagine: Iaremenko Sergii/. com

Epitaxia este o tehnică importantă în cristalografie în care cristalele naturale sau artificiale sunt cultivate pe un substrat cristalin; substratul subiacent acționează ca un cristal de semințe și determină orientarea cristalelor care cresc pe el.

ce este Epitaxia?

derivat din EPI grecesc, adică mai sus, și taxiuri, o manieră ordonată, procesul are ca rezultat formarea unuia sau mai multor filme subțiri cristaline care pot avea aceleași compoziții chimice sau diferite și structură ca substratul. Filmul depus se blochează într-una sau mai multe orientări cristalografice în raport cu cristalul substratului, iar filmul sau stratul epitaxial rezultat are un anumit registru sau locație în raport cu stratul de bază.

procesul este utilizat în nanotehnologie și în fabricarea semiconductorilor, unde are o importanță comercială; de fapt, epitaxia este singura metodă accesibilă de creștere a cristalelor de înaltă calitate pentru multe materiale semiconductoare. Pentru majoritatea aplicațiilor cu film subțire – acoperiri dure sau moi sau acoperiri optice – este de mică importanță, dar este esențial în tehnologia semiconductorilor cu film subțire, unde creșterea materialelor semiconductoare formează straturi și puțuri cuantice în dispozitive electronice și fotonice, cum ar fi afișaje video pe computer și aplicații de telecomunicații. Pentru majoritatea aplicațiilor tehnologice, dorința este ca materialul depus să formeze o peliculă cristalină care are una orientare bine definită în raport cu structura cristalină a substratului.

tipuri de Epitaxie

există diferite tipuri de epitaxie:

• Homoepitaxia – aceasta se realizează cu un singur material, astfel încât substratul și pelicula subțire sunt aceleași, adesea siliciu pe siliciu. Acest lucru este adesea folosit pentru a crește filme care sunt mai pure decât substratul și care pot fi dopate independent de acesta.
• Heteroepitaxie – aceasta se realizează cu diferite materiale și adesea folosită pentru a crește filme de materiale pentru care cristalele nu pot fi obținute altfel, de exemplu siliciu pe safir sau grafen pe nitrură de bor hexagonală. Această metodă permite structuri optoelectronice și dispozitive proiectate bandgap.
• Heterotopotaxie – această metodă este similară cu heteroepitaxia, cu excepția creșterii nu se limitează la creșterea bidimensională; substratul este similar doar în structură cu materialul cu film subțire.
• Pendeo-epitaxie – în acest proces, un film heteroepitaxial crește vertical și lateral simultan. Este utilizat în procesele de fabricație pe bază de siliciu și este deosebit de important pentru semiconductorii compuși, cum ar fi arsenidul de galiu.

Heteroepitaxia este adesea folosită pentru creșterea metal-semiconductorilor; multe structuri metal-semiconductoare sunt utilizate pentru aplicații de contact, iar creșterea epitaxială permite o mișcare crescută a electronilor printr-o joncțiune. Cu toate acestea, încercarea de a crește un strat de cristale deasupra unui substrat diferit de acesta poate prezenta probleme; grilele de potrivire sunt importante pentru a minimiza defectele și pentru a crește mobilitatea electronilor, dar procesul poate duce la rețele de neegalat. Această nepotrivire poate provoca o creștere tensionată sau relaxată, declanșând astfel defecte interfaciale, iar abaterea de la ceea ce este considerat normal poate duce la modificări ale proprietăților electronice, optice, termice și mecanice ale filmului.

creșterea Epitaxială a materialelor cu Film subțire și aplicațiile sale

creșterea Epitaxială a materialelor cu film subțire are numeroase aplicații în electronică, optoelectronică și magneto-optică. Creșterea poate apărea în mai multe moduri, cea mai frecventă fiind epitaxia fazei de vapori (o modificare a depunerii chimice a vaporilor), unde atomii pentru depunerea pe substrat provin din vapori și creșterea are loc la interfața gazoasă/solidă. Epitaxia în fază solidă depune o peliculă subțire necristalină pe substrat, care este apoi încălzită pentru a forma un strat cristalin, în timp ce epitaxia în fază lichidă vede straturi crescute dintr-o sursă lichidă.

acesta din urmă este de departe cea mai ieftină și mai ușoară cale pentru producerea straturilor de calitate a dispozitivului, dar depunerea chimică organică a vaporilor metalici (mocardvd) și epitaxia fasciculului molecular (MBE) sunt în creștere în utilizare. Costurile inițiale sunt scumpe, dar MERVD și MBE sunt mai versatile și pot produce cu ușurință structuri multistrat cu control al stratului atomic, ceea ce este fundamental pentru nanoinginerie necesară acum pentru a produce structuri de dispozitive în multistraturi cultivate.

referințe și lecturi suplimentare

• ce este epitaxia?
• Epitaxia
• Creșterea Cristalelor Epitaxiale: Metode și materiale
• Epitaxie
• Epitaxie |Cristalografie

Disclaimer: punctele de vedere exprimate aici sunt cele ale autorului exprimate în calitatea lor privată și nu reprezintă neapărat punctele de vedere ale AZoM.com Limited T / A AZoNetwork proprietarul și operatorul acestui site. Acest disclaimer face parte din Termenii și condițiile de utilizare a acestui site.

scris de

Kerry Taylor-Smith

Kerry este scriitor, editor și corector independent din 2016, specializat în științe și subiecte legate de sănătate. Are o diplomă în științe naturale la Universitatea din Bath și are sediul în Marea Britanie.

Citate