化合物半导体材料生长与表征 2016春季分子束外延ppt课件

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1、化合物半导体材料生长与表征2016春季MolecularBeamEpitaxy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MolecularBeamEpitaxy,MBE,分子束外延Epitaxyepi-‘above’taxis-‘orderly,arranged’在衬底(substrate)上面进行单晶薄膜生长外延层(epitaxiallayer)衬底(substrate)分子束外延Gallium镓Indium铟砷分子束外延GaAsingotGaAswafer分子束

2、外延MolecularBeamEpitaxy,MBE,分子束外延超高真空下（10-7~10-10Pa）分子束或原子束直接喷射到加热的衬底上形成薄膜。分子束外延精确控制生长过程1000nm/h~1ML/sML-monolayer高质量（缺陷少，均匀性好）外延薄膜陡峭界面远离平衡态分子束外延Monolayer,ML,单分子层闪锌矿结构晶格常数/2GaAs1ML=0.283nmInAs1ML=0.303nm分子束外延layer-by-layer生长模式分子束外延step-flow生长模式物理或者化学

3、吸附的原子或分子在表面(a)迁移扩散，(b)解吸附,(c)形成二维团簇,(d)到台阶边缘，或者(e)继续沿台阶迁移，(f)并入台阶。分子束外延GaAs(001)surfacereconstruction表面再构分子束外延SurfacephasediagramforGaAs(001)growthfromGaandAs4分子束外延同质外延Homoepitaxy异质外延Heteroepitaxy分子束外延异质外延匹配应变弛豫分子束外延异质外延三种生长模式分子束外延—发展历程分子束外延技术1968年由Bell

4、Labs的AlfredY.Cho（卓以和）和JohnR.Arthur,Jr.发明W.PatrickMcCray,‘MBEdeservesaplaceinthehistorybooks’,NatureNanotechnology2,259-261(2007)分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料研究LeoEsaki（江崎玲于奈）和RayTsu（朱兆祥）—超晶格、隧穿效应LeoEsaki因发现隧穿效应获1973年诺贝尔物理学奖分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开

5、展人工量子材料研究LeoEsaki（江崎玲于奈）和RayTsu（朱兆祥）—超晶格、隧穿效应分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料研究LeoEsaki（江崎玲于奈）和RayTsu（朱兆祥）—超晶格、隧穿效应LeoEsaki,LONGJOURNEYINTOTUNNELING,NobelLecture,December12,1973分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究HorstStörmer—GaAs/AlGaAs薄膜、二维电子气Hor

6、stStörmer因发现分数量子霍尔效应获1998年诺贝尔物理学奖分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究HorstStörmer—GaAs/AlGaAs薄膜、二维电子气HorstL.Störmer,THEFRACTIONALQUANTUMHALLEFFECT,NobelLecture,December8,1998分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究HorstStörmer—GaAs/AlGaAs薄膜、二维电子气mod

7、ulationdoping调制掺杂分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究高电子迁移率HistoryofimprovementsinthemobilityofelectronsinGaAsL.Pfeiffer,K.W.West,TheroleofMBEinrecentquantumHalleffectphysicsdiscoveries,PhysicaE20(2003)57–64分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究Zh

8、oresI.Alferov和HerbertKroemer—半导体异质结ZhoresI.Alferov和HerbertKroemer因半导体异质结在高速光电子中的应用获2000年诺贝尔物理学奖。分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究ZhoresI.Alferov和HerbertKroemer—半导体异质结分子束外延—发展历程二十世纪七十年代基于分子束外延开展人工量子材料、能带工程研究ZhoresI.Alferov和