熔融外延法是液相外延法的一種，是從材料的熔融狀態中進行外延生長的方法。1963年由Nelson等人提出。其原理是：以低熔點的金屬(如Ga、In等)為溶劑,以待生長材料(如Ga、As、Al等)和摻雜劑(如Zn、Te、Sn等)為溶質，使溶質在溶劑中呈飽和或過飽和狀態。
基本介紹
- 中文名：熔融外延法
- 外文名：Melt extension method
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
定義,提出,原理,發展,特點,
定義
熔融外延法是液相外延法的一種，是從材料的熔融狀態中進行外延生長的方法。
提出
1963年由Nelson等人提出。
原理
其原理是:以低熔點的金屬(如Ga、In等)為溶劑，以待生長材料(如Ga、As、Al等)和摻雜劑(如Zn、Te、Sn等)為溶質，使溶質在溶劑中呈飽和或過飽和狀態。通過降溫冷卻使石墨舟中的溶質從溶劑中析出，在單晶襯底上定向生長一層晶體結構和晶格常數與單晶襯底足夠相似的晶體材料，使晶體結構得以延續，實現晶體的外延生長。這種技術可以生長Si、GaAs、GaAlAs、GaP等半導體材料以及石榴石等磁性材料的單晶層，用以做成各種光電子器件、微波器件、磁泡器件和半導體雷射器等。
發展
液相外延由尼爾松於1963年發明，成為化合物半導體單晶薄層的主要生長方法，被廣泛的用於電子器件的生產上。薄層材料和襯底材料相同的稱為同質外延，反之稱為異質外延。液相外延可分為傾斜法、垂直法和滑舟法三種，其中傾斜法是在生長開始前，使石英管內的石英容器向某一方向傾斜，並將溶液和襯底分別放在容器內的兩端;垂直法是在生長開始前，將溶液放在石墨坩鍋中，而將襯底放在位於溶液上方的襯底架上;滑舟法是指外延生長過程在具有多個溶液槽的滑動石墨舟內進行。在外延生長過程中，可以通過四種方法進行溶液冷卻:平衡法、突冷法、過冷法和兩相法。
特點
與其他外延方法相比，它具有如下的優點：
1)生長設備比較簡單；
2)有較高的生長速率；
3)摻雜劑選擇範圍廣；
4)晶體完整性好，外延層位錯密度較襯底低；
5)晶體純度高，生長系統中沒有劇毒和強腐蝕性的原料及產物，操作安全、簡便等。
LPE的不足在於，當外延層與襯底晶格常數差大於1%時，不能進行很好的生長。其次，由於分凝係數的不同，除生長很薄的外延層外，在生長方向上控制摻雜和多元化合物組合均勻性遇到困難。再者LPE的外延層表面一般不如氣相外延好。
