原理

分子束外延的英文縮寫為MBE，這是一種在晶體基片上生長(zhǎng)高質(zhì)量的晶體薄膜的新技術(shù)。在超高真空條件下，由裝有各種所需組分的爐子加熱而產(chǎn)生的蒸氣，經(jīng)小孔準(zhǔn)直后形成的分子束或原子束，直接噴射到適當(dāng)溫度的單晶基片上，同時(shí)控制分子束對(duì)襯底掃描，就可使分子或原子按晶體排列一層層地“長(zhǎng)”在基片上形成薄膜。

特點(diǎn)

（1）生長(zhǎng)速率極慢，大約1um/小時(shí)，相當(dāng)于每秒生長(zhǎng)一個(gè)單原子層，因此有利于實(shí)現(xiàn)控制厚度、結(jié)構(gòu)與成分和形成陡峭的異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。實(shí)際上是一種原子級(jí)的加工技術(shù)，因此MBE特別適于生長(zhǎng)超晶格材料。

（2）外延生長(zhǎng)的溫度低，因此降低了界面上熱膨脹引入的晶格失配效應(yīng)和襯底雜質(zhì)對(duì)外延層的自摻雜擴(kuò)散影響。

（3）由于生長(zhǎng)是在超高真空中進(jìn)行的，襯底表面經(jīng)過處理可成為完全清潔的，在外延過程中可避免沾污，因而能生長(zhǎng)出質(zhì)量極好的外延層。在分子束外延裝置中，一般還附有用以檢測(cè)表面結(jié)構(gòu)、成分和真空殘余氣體的儀器，可以隨時(shí)監(jiān)控外延層的成分和結(jié)構(gòu)的完整性，有利于科學(xué)研究.

（4）MBE是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過程，即將入射的中性粒子（原子或分子）一個(gè)一個(gè)地堆積在襯底上進(jìn)行生長(zhǎng)，而不是一個(gè)熱力學(xué)過程，所以它可以生長(zhǎng)按照普通熱平衡生長(zhǎng)方法難以生長(zhǎng)的薄膜。

（5）MBE是一個(gè)超高真空的物理沉積過程，既不需要考慮中間化學(xué)反應(yīng)，又不受質(zhì)量傳輸?shù)挠绊懀⑶依每扉T可以對(duì)生長(zhǎng)和中斷進(jìn)行瞬時(shí)控制。因此，膜的組分和摻雜濃度可隨源的變化而迅速調(diào)整。

應(yīng)用

分子束外延不僅可用來制備現(xiàn)有的大部分器件，而且也可以制備許多新器件，包括其它方法難以實(shí)現(xiàn)的，如借助原子尺度膜厚控制而制備的超晶格結(jié)構(gòu)高電子遷移率晶體管和多量子阱型激光二極管等。我們?cè)诠嚿峡吹降能囌绢A(yù)告板，在體育場(chǎng)看到的超大顯示屏，其發(fā)光元件就是由分子束外延制造的。