كل من MBE وMOCVDتعمل في بيئات غرفة نظيفة.
في بعض أنظمة المواد، مثل الأرسينيديات، يمكن لكلا التقنيتين أن تنتج تأثيرات تشبه التجاعيد.
يستخدم MBE السلائف العضوية عالية النقاء ، والتي يتم تسخينها في جهاز تبخير لتشكيل أشعة جزيئية للتراكم.يعمل عادة في ظروف فراغ عالية للغاية (UHV) لمنع تلوث جزيئات الهواء.
تتكون MBE من غرفة نقل العينات وغرفة نمو. عادة ما تكون غرفة النمو مغلقة ولا تفتح إلا أثناء الصيانة. يتم تركيب الركيزة على جهاز ساخن ،محاطة بشاشة باردة يتم تبريدها بالنيتروجين السائل لالتقاط الشوائب والذرات التي لا يتم القبض عليها على سطح الركيزة.
يستخدم MBE أدوات مراقبة في الموقع مثل انعكاس انعكاس الكترونات عالية الطاقة (RHEED) لمراقبة سطح النمو ، انعكاس الليزر ، التصوير الحراري ،والتحليل الكيميائيأجهزة استشعار أخرى تقيس درجة الحرارة والضغط ومعدل النمو لضبط معايير العملية في الوقت الحقيقي.
عادةً ما يبلغ معدل النمو حوالي ثلث طبقة واحدة في الثانية (0.1 نانومتر، 1 Å). ويتأثر بمعدل التدفق (عدد الذرات التي تصل إلى سطح الهيدروجين،ويتم التحكم بها عن طريق درجة حرارة المصدر) ودرجة حرارة الركيزة (التي تؤثر على خصائص الانتشار وديزوربشن الذرات على الركيزة)يتم التحكم في معدلات النمو وإمدادات المواد بواسطة أنظمة الستائر الميكانيكية، مما يتيح النمو الموثوق به والمتكرر للسبائك الثلاثية والربعية والهياكل متعددة الطبقات.
السيليكون:تتطلب درجات حرارة عالية (> 1000 درجة مئوية) للنمو على الركائز السيليكونية لضمان إزالة أكسيدات. وهذا يتطلب أجهزة تدفئة خاصة وأجهزة تثبيت الركائز.عدم التطابق في ثوابت الشبكة ومؤشرات التوسع الحراري يجعل نمو المواد III-V على السيليكون موضوع بحث نشط.
المضاد:بالنسبة لشرائح III-Sb ، هناك حاجة إلى درجات حرارة رصيف منخفضة لمنع الانسحاب من السطح. يمكن أن تسبب درجات الحرارة العالية عدم الاتساق.عندما يتم تبخير نوع ذري واحد بشكل تفضيلي، مما يترك المادة مع نسبة غير ستيوكيومتري.
الفوسفور:بالنسبة للسبائك III-P ، قد يتراكم الفوسفور داخل الغرفة ، مما يتطلب عملية تنظيف طويلة ، مما قد يجعل الجولات الإنتاجية القصيرة غير ممكنة.
طبقات مشددة:عادةً ما تكون درجات حرارة الركيزة المنخفضة ضرورية للحد من الانتشار الذري على السطح، وبالتالي تقليل احتمال استرخاء الطبقة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى عيوب،كما انخفاض الحركة الذرية يسبب الفراغات في الطبقة البصرية، والتي قد تكون مغلفة وتسبب الفشل.
MOCVD هي عملية بخار كيميائية تستخدم مصادر غازية فائقة النقاء للتراكم ، والتي تتطلب التعامل مع الغازات السامة ومعالجتها.تستخدم السلائف المعدنية العضوية (مثل trimethylgallium للعناصر من المجموعة الثالثة والهيدريدات مثل arsine و phosphine للعناصر من المجموعة الخامسة) لإيداع الطبقة البصرية.
يحتوي MOCVD على غرفة تفاعلية عالية درجة الحرارة يتم تبريدها بالماء حيث يتم وضع الركائز على قواعد الجرافيت التي يتم تسخينها بواسطة RF أو مقاومة أو تسخين الأشعة تحت الحمراء.يتم حقن غازات التفاعل عمودياً في غرفة العملية فوق الركيزة.
تستخدم MOCVD التصوير الحراري مع تصحيح الانبعاث لقياس درجة الحرارة في الموقع لسطح الركيزة ؛ يتم استخدام الانعكاسية لتحليل خشونة السطح ومعدل نمو الشوكة.يتم استخدام انعكاس الليزر لقياس ثني التربة، ومراقبة الغاز بالموجات فوق الصوتية تساعد على تتبع تركيز السلائف المعدنية العضوية لتحسين دقة عملية النمو ويمكن تكرارها.
يتم تحديد درجة حرارة النمو في المقام الأول من خلال متطلبات التفكك الحراري للمبادرات ثم يتم تحسينها للهجرة السطحية.يتم حكم معدل النمو من قبل ضغط البخار من مصادر المعادن العضوية III-V في المرحلة الغازيةبالنسبة للسبائك التي تحتوي على الألومنيوم ، تكون درجات الحرارة العالية (> 650 درجة مئوية) مطلوبة عادة للنمو ، في حين أن الطبقات القائمة على الفوسفور تنمو في درجات حرارة أقل (< 650 درجة مئوية) ، على الرغم من أن AlInP قد تكون استثناء.
طبقات التوتر العالي:نظرًا للقدرة على استخدام الأرسينيدات والفوسفيدات بشكل تقليدي ، يمكن تحقيق موازنة التوتر والتعويض ، مثل معاجل GaAsP وأبواب كمية InGaAs (QWs).
المونيدات:نمو MOCVD للمواد المضادة للـ antimonide محدود بسبب عدم وجود مصادر سابقة مناسبة ، مما يؤدي إلى الاندماج غير المقصود (وعادةً غير المرغوب فيه) للكربون في AlSb ،الذي يحد من اختيارات السبائك ويعيق استخدام MOCVD لنمو المونيدات.
يوفر MBE عادةً خيارات مراقبة أكثر في الموقع من MOCVD ، مع تعديل النمو البصري بمعدلات التدفق ودرجات حرارة الركيزة. يتم التحكم في هذه المعايير بشكل منفصل ،والرصد المرتبط في الموقع يوفر، فهم أكثر مباشرة لعملية النمو.
MOCVD هي تقنية متعددة الاستخدامات للغاية. من خلال تغيير كيمياء السلائف ، يمكن إيداع مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك أشباه الموصلات المركبة والنترات والأكسيدات.وقت التنظيف في غرف MOCVD أسرع من في MBE.
MBE هي الطريقة المفضلة لنمو مواد Sb ، في حين أن MOCVD يفضل عادةً لمواد P. للمواد القائمة على الأرسينيد ، فإن كلا التقنيتين لهما قدرات مماثلة.لهياكل أكثر تقدماً مثل النقاط الكمومية و الليزر الكمومي، MBE عادة ما تكون الطريقة المفضلة لتمييز القاعدة. غالبًا ما يفضل MOCVD لإعادة نمو التميم اللاحق بسبب مرونته في الحفر والتغطية.
يعد MOCVD مناسبًا لليزر الموزع للردود الفكرية (DFB) وأجهزة الهيتروسكيتور المدفونة وإعادة نمو الموجهات الموجية المرتبطة ، والتي قد تشمل الحفر في موقع أشباه الموصلات.يستخدم MOCVD أيضًا لتكامل InP على شريحة واحدةفي حين أن تكامل رقاقة واحدة GaAs لا يزال في مراحله الأولى ، يمكن أن يحقق MOCVD نموًا في المنطقة الانتقائية ، مما يساعد في فصل أطوال موجة الانبعاث / الامتصاص.لديها تحديات في هذا المجال، لأن ترسبات البوليكريستالية تميل إلى التشكل على الأقنعة الكهربائية.
2' N نصف الموصلين الرفع Si مضاد غاليوم ارسنيد GaAs DSP/SSP وافر LD/LED
كل من MBE وMOCVDتعمل في بيئات غرفة نظيفة.
في بعض أنظمة المواد، مثل الأرسينيديات، يمكن لكلا التقنيتين أن تنتج تأثيرات تشبه التجاعيد.
يستخدم MBE السلائف العضوية عالية النقاء ، والتي يتم تسخينها في جهاز تبخير لتشكيل أشعة جزيئية للتراكم.يعمل عادة في ظروف فراغ عالية للغاية (UHV) لمنع تلوث جزيئات الهواء.
تتكون MBE من غرفة نقل العينات وغرفة نمو. عادة ما تكون غرفة النمو مغلقة ولا تفتح إلا أثناء الصيانة. يتم تركيب الركيزة على جهاز ساخن ،محاطة بشاشة باردة يتم تبريدها بالنيتروجين السائل لالتقاط الشوائب والذرات التي لا يتم القبض عليها على سطح الركيزة.
يستخدم MBE أدوات مراقبة في الموقع مثل انعكاس انعكاس الكترونات عالية الطاقة (RHEED) لمراقبة سطح النمو ، انعكاس الليزر ، التصوير الحراري ،والتحليل الكيميائيأجهزة استشعار أخرى تقيس درجة الحرارة والضغط ومعدل النمو لضبط معايير العملية في الوقت الحقيقي.
عادةً ما يبلغ معدل النمو حوالي ثلث طبقة واحدة في الثانية (0.1 نانومتر، 1 Å). ويتأثر بمعدل التدفق (عدد الذرات التي تصل إلى سطح الهيدروجين،ويتم التحكم بها عن طريق درجة حرارة المصدر) ودرجة حرارة الركيزة (التي تؤثر على خصائص الانتشار وديزوربشن الذرات على الركيزة)يتم التحكم في معدلات النمو وإمدادات المواد بواسطة أنظمة الستائر الميكانيكية، مما يتيح النمو الموثوق به والمتكرر للسبائك الثلاثية والربعية والهياكل متعددة الطبقات.
السيليكون:تتطلب درجات حرارة عالية (> 1000 درجة مئوية) للنمو على الركائز السيليكونية لضمان إزالة أكسيدات. وهذا يتطلب أجهزة تدفئة خاصة وأجهزة تثبيت الركائز.عدم التطابق في ثوابت الشبكة ومؤشرات التوسع الحراري يجعل نمو المواد III-V على السيليكون موضوع بحث نشط.
المضاد:بالنسبة لشرائح III-Sb ، هناك حاجة إلى درجات حرارة رصيف منخفضة لمنع الانسحاب من السطح. يمكن أن تسبب درجات الحرارة العالية عدم الاتساق.عندما يتم تبخير نوع ذري واحد بشكل تفضيلي، مما يترك المادة مع نسبة غير ستيوكيومتري.
الفوسفور:بالنسبة للسبائك III-P ، قد يتراكم الفوسفور داخل الغرفة ، مما يتطلب عملية تنظيف طويلة ، مما قد يجعل الجولات الإنتاجية القصيرة غير ممكنة.
طبقات مشددة:عادةً ما تكون درجات حرارة الركيزة المنخفضة ضرورية للحد من الانتشار الذري على السطح، وبالتالي تقليل احتمال استرخاء الطبقة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى عيوب،كما انخفاض الحركة الذرية يسبب الفراغات في الطبقة البصرية، والتي قد تكون مغلفة وتسبب الفشل.
MOCVD هي عملية بخار كيميائية تستخدم مصادر غازية فائقة النقاء للتراكم ، والتي تتطلب التعامل مع الغازات السامة ومعالجتها.تستخدم السلائف المعدنية العضوية (مثل trimethylgallium للعناصر من المجموعة الثالثة والهيدريدات مثل arsine و phosphine للعناصر من المجموعة الخامسة) لإيداع الطبقة البصرية.
يحتوي MOCVD على غرفة تفاعلية عالية درجة الحرارة يتم تبريدها بالماء حيث يتم وضع الركائز على قواعد الجرافيت التي يتم تسخينها بواسطة RF أو مقاومة أو تسخين الأشعة تحت الحمراء.يتم حقن غازات التفاعل عمودياً في غرفة العملية فوق الركيزة.
تستخدم MOCVD التصوير الحراري مع تصحيح الانبعاث لقياس درجة الحرارة في الموقع لسطح الركيزة ؛ يتم استخدام الانعكاسية لتحليل خشونة السطح ومعدل نمو الشوكة.يتم استخدام انعكاس الليزر لقياس ثني التربة، ومراقبة الغاز بالموجات فوق الصوتية تساعد على تتبع تركيز السلائف المعدنية العضوية لتحسين دقة عملية النمو ويمكن تكرارها.
يتم تحديد درجة حرارة النمو في المقام الأول من خلال متطلبات التفكك الحراري للمبادرات ثم يتم تحسينها للهجرة السطحية.يتم حكم معدل النمو من قبل ضغط البخار من مصادر المعادن العضوية III-V في المرحلة الغازيةبالنسبة للسبائك التي تحتوي على الألومنيوم ، تكون درجات الحرارة العالية (> 650 درجة مئوية) مطلوبة عادة للنمو ، في حين أن الطبقات القائمة على الفوسفور تنمو في درجات حرارة أقل (< 650 درجة مئوية) ، على الرغم من أن AlInP قد تكون استثناء.
طبقات التوتر العالي:نظرًا للقدرة على استخدام الأرسينيدات والفوسفيدات بشكل تقليدي ، يمكن تحقيق موازنة التوتر والتعويض ، مثل معاجل GaAsP وأبواب كمية InGaAs (QWs).
المونيدات:نمو MOCVD للمواد المضادة للـ antimonide محدود بسبب عدم وجود مصادر سابقة مناسبة ، مما يؤدي إلى الاندماج غير المقصود (وعادةً غير المرغوب فيه) للكربون في AlSb ،الذي يحد من اختيارات السبائك ويعيق استخدام MOCVD لنمو المونيدات.
يوفر MBE عادةً خيارات مراقبة أكثر في الموقع من MOCVD ، مع تعديل النمو البصري بمعدلات التدفق ودرجات حرارة الركيزة. يتم التحكم في هذه المعايير بشكل منفصل ،والرصد المرتبط في الموقع يوفر، فهم أكثر مباشرة لعملية النمو.
MOCVD هي تقنية متعددة الاستخدامات للغاية. من خلال تغيير كيمياء السلائف ، يمكن إيداع مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك أشباه الموصلات المركبة والنترات والأكسيدات.وقت التنظيف في غرف MOCVD أسرع من في MBE.
MBE هي الطريقة المفضلة لنمو مواد Sb ، في حين أن MOCVD يفضل عادةً لمواد P. للمواد القائمة على الأرسينيد ، فإن كلا التقنيتين لهما قدرات مماثلة.لهياكل أكثر تقدماً مثل النقاط الكمومية و الليزر الكمومي، MBE عادة ما تكون الطريقة المفضلة لتمييز القاعدة. غالبًا ما يفضل MOCVD لإعادة نمو التميم اللاحق بسبب مرونته في الحفر والتغطية.
يعد MOCVD مناسبًا لليزر الموزع للردود الفكرية (DFB) وأجهزة الهيتروسكيتور المدفونة وإعادة نمو الموجهات الموجية المرتبطة ، والتي قد تشمل الحفر في موقع أشباه الموصلات.يستخدم MOCVD أيضًا لتكامل InP على شريحة واحدةفي حين أن تكامل رقاقة واحدة GaAs لا يزال في مراحله الأولى ، يمكن أن يحقق MOCVD نموًا في المنطقة الانتقائية ، مما يساعد في فصل أطوال موجة الانبعاث / الامتصاص.لديها تحديات في هذا المجال، لأن ترسبات البوليكريستالية تميل إلى التشكل على الأقنعة الكهربائية.
2' N نصف الموصلين الرفع Si مضاد غاليوم ارسنيد GaAs DSP/SSP وافر LD/LED
