分子束外延

分子束外延系统—加热
温度监测
Thermocouple 热电偶
K-type thermocouple (镍铬–镍铝)
分子束外延系统—加热
温度监测
Thermocouple 热电偶
分子束外延系统—加热
衬底温度监测
pyrometer 红外辐射高温计 斯特藩-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann law ） 一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量j* 与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比
化合物半导体材料生长与表征 2016春季
Molecular Beam Epitaxy 分子束外延
提纲
分子束外延 发展历程 分子束外延系统 分子束外延操作
分子束外延系统
真空部分/加热部分/控制部分/原位监测部分
分子束外延系统—真空
常见真空环境
分子束外延系统—真空
常用气压单位换算
分子束外延系统—真空
分子束外延操作
往液氮冷屏注入液氮 源炉升温 将所需源炉的加热温度从待机温度往上升，10-20oC/min 衬底加热除气 degas 通过BFM测量源炉束流大小 衬底加热脱氧
分子束外延操作
外延结构生长 源炉温度——生长速率
源炉挡板开闭——材料切换
GaAs盖层 50 nm Al0.7Ga0.3As 50 nm GaAs 5 nm Al0.3Ga0.7As 50 nm GaAs 缓冲层 300 nm
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
分子束外延系统—原位监测
残余气体监测
Residual Gas Analyzer (RGA)/ Quadrupole Mass Analyzer (QMA)
离子泵 (ion pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
高电流下使钛灯丝升华，升华出的钛原子吸附在附近腔体表面形成薄膜， 与腔内残余气体分子反应形成稳定的物质。
钛升华泵 (Titanium sublimation pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
发射率（Emissivity）—— 物体的发射率等于物体在一定温度下发射的能量与同一温度下黑体辐射能量之比。
分子束外延系统—控制
控制软件
分子束外延系统—控制
控制机柜 rack
分子束外延系统—控制
衬底温度控制/源炉温度控制
电源模块（PSU） 欧陆温控表（EUROTHERM temperature controller） 热电偶+模数转换模块
冷凝泵/低温泵 (cryo pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
冷凝泵/低温泵 (cryo pump)
分子束外延系统—真空
液氮冷屏 LN2 cryopanel
分子束外延系统—真空
液氮冷屏 LN2 cryopanel
分子束外延系统—真空
烘烤 bake out
分子束外延系统—真空
分子束外延系统—原位监测
分子束流
Beam Flux Monitor (BFM)
Beam Equivalent Pressure (BEP)
分子束外延操作
衬底取放
Holder 托
分子束外延操作
衬底取放
Holder 托
分子束外延操作
衬底取放
Platen
分子束外延操作
衬底取放
Transfer rod 传递杆
无油涡旋真空泵 (scroll pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
分子泵 (turbomolecular pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
分子泵 (turbomolecular pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
离子泵 (ion pump)
分子束外延系统—控制
衬底温度控制/源炉温度控制
PID controller
proportional, integral, and derivative
ຫໍສະໝຸດ Baidu 分子束外延系统—控制
分子束流开关控制
Shutter 挡板/快门
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
gate valve
分子束外延系统—真空
真空材料
钼(Molybdenum)
钽(Tantalum)
PBN(pyrolytic boron nitride)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
无油涡旋真空泵 (scroll pump)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
源炉挡板打开时间
衬底温度
GaAs (001) 衬底
分子束外延系统—真空
304不锈钢腔体/valve 阀门/flange 法兰/gasket 垫圈
Klein Flange (KF)
分子束外延系统—真空
304不锈钢腔体/valve 阀门/flange 法兰/gasket 垫圈
波纹管
分子束外延系统—真空
304不锈钢腔体/valve 阀门/flange 法兰/gasket 垫圈
phosphorus coated lead glass disk
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
RHEED Pattern from Au/Ag/Si(111)
分子束外延系统—原位监测
表面监测
Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) 反射高能电子衍射
真空等级
分子束外延系统—真空
三级真空腔室设计
Loadlock/Introduction Chamber Prep/Buffer Chamber Growth Chamber
分子束外延系统—真空
304不锈钢腔体/valve 阀门/flange 法兰/gasket 垫圈
Conflat Flange (CF)
分子束外延系统—真空
真空泵 vacuum pump
在强大的电场和磁场作用下, 电 子以螺旋线方式高速运动, 与气 体分子碰撞产生正离子和二次 电子, 产生的电子继续与气体分 子碰撞产生新的正离子和电子。 气体分子被电离后形成的正离 子加速向阴极板运动, 由于能量 很大, 冲击阴极时产生强烈的溅 射, 大量的钛原子被轰击出来, 沉积在阳极筒壁上和阴极板上 遭受离子轰击较弱的区域, 形成 新鲜的钛膜吸附活性气体。
烘烤 bake out
200oC for 24 hours, 125oC for 48 hours or 100oC for 60 hours
分子束外延系统—真空
离子规 ion gauge
分子束外延系统—加热
源炉加热 Effusion Cell/Knudsen Cell
分子束外延系统—加热
衬底加热器 Manipulator
RHEED patterns observed on the GaAs(0 0 1) surface with the electron beam directed along the (a) [1 1 0] and (b) [1 -1 0] crystallographic directions.