3.1分子束外延法的原理
分子束外延法是一种真空蒸发技术,即把原材料通过加热,转化为气态,然后在真空中膨胀,再在衬底上凝结,进行外延生长。由于半导体薄膜要求的高纯度,所以这种技术主要依赖于真空技术的发展。随着超高真空技术的发展、源控制技术的进步、衬底表面处理技术以及生长过程实时监测技术的改进,这种方法已经成为比较先进的薄膜生长技术[8]。典型的MBE设备由束源炉、样品台和加热器、控制系统、超高真空系统和检测分析系统。
图1 分子束外延系统原理图
3.2分子束外延法的优缺点及发展现状
分子束外延法的优点是: 生长温度底,能把诸如扩散这类不希望出现的热激活过程减少到最低;生长速率慢,外延层厚度可以精确控制,生长表面或界面可以达到原子级光滑度,因而可以制备极薄的薄膜;超高真空下生长,与溅射方法相比更容易进行单晶薄膜生长,并为在确定条件下进行表面研究和外延生长机理的研究创造了条件;生长的薄膜能保持原来靶材的化学计量比;可以把分析测试设备,如反射式高能电子衍射仪、四极质谱仪等与生长系统相结合以实现薄膜生长的原位监测。缺点有衬底选择、掺杂技术以及其他辅助技术要求较高，激光器效率低，电能消耗较大，投资大等。
分子束外延技术主要的参数是生长温度、激光脉冲重复频率、环境气体压力以及激光脉冲能量密度等,国外已有报道取得了一些重要的成果。美国的Ryu Y R, Zhu S等已经制作出掺As的p型ZnO薄膜。日本的Tamura K, Ohomo A
等用晶[9]