先进半导体材料与器件Chapter2（Ⅱ）

Chapter2 半导体异质结（Ⅱ）

作者： Saint
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四． 异质结外延技术

1.外延的基本概念与特征
2.简介外延技术的基本原理
3.外延生长的方法及应用
4.总结

外延的基本概念与特征
外延（Epitaxy）：“Epi”意为“在上”，“taxis”意为“排列”；也就是说，外延是在合适的衬底上，沿衬底的晶向生长晶体。

外延生长是在的衬底上沿衬底的晶向生长晶体。同质外延–生长与衬底材料相同的单晶薄膜（Si on Si） ，异质外延–生长与衬底材料不同的单晶薄膜（GaAs on Si）。

外延技术的特点

外延是一种生长单晶薄膜的有效方法
外延需要作为种子晶体(Seed crystal)的单晶衬底；外延单晶薄膜是沿衬底某个指数晶面方向生长的；外延可分为同质外延(Homoepitaxy) 和异质外(Heteroepitaxy).

外延技术的优点

外延单晶薄膜比体单晶材料在纯度和性能上有明显的改善。
可以制造很难用其它方法制造的大面积或特殊材料的单晶薄膜。
外延工艺将材料制备和器件制造工艺统一安排，有利于提高器件的成品率和稳定性，并为研制新的电子器件提供了新的途径。

外延生长的过程
简介外延技术的基本原理
生长动力学模型:物理气相沉积PVD;热力学平衡模型:化学气相沉积CVD.

半导体材料外延生长采用的三种方法:
应变力外延生长
外延生长的三种模式:
（1）层状生长-当基体和薄膜之间的原子交互作用比薄膜内部原子交互作用强，这种模式亦可称作二维（2D）（简称F-vdM）模式。
（2）直接岛状生长，亦称三维（3D）或Volmer- Weber （简称V-W）模式。
（3）混合生长，亦称Stranski-Krastanow （简称S-K）模式。

异质结外延技术及应用

液相外延 Liquid-Phase Epitaxy (LPE)
气相外延 Vapor-Phase Epitaxial (VPE)
分子束外延 Molecular Beam Epitaxy (MBE)
金属有机气相沉淀 Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)

分子