一、概述

分子束外延（MBE）是新发展起来的外延制膜方法，也是一种特殊的真空镀膜工艺。

外延是在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术，它是在适当的衬底与超高真空条件下，由装有各种所需组分的蒸发源加热而产生蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜的方法。

该技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。

薄膜生长是在超高真空中进行的，衬底表面经过处理可成为完全清洁的，在外延过程中可避免沾污，因而能生长出质量极好的外延层。在分子束外延装置中，一般还附有用以检测表面结构、成分和真空残余气体的仪器，可以随时监控外延层的成分和结构的完整性，有利于科学研究.

二、真空泵和RGA对MBE材料生长的影响:

真空泵的使用影响：

举例：用MBE生长GaAs光阴极材料时，MBE材料的掺杂元素及其低温处理特性对真空度比较敏感有关，如果系统真空度没有达到理想的条件时，就会出现“常规方法进行高-低温两步低温两步激活”时低温灵敏度比高温低的反常现象，而当提高系统真空度时，这种反常现象不再明显。

提高系统真空度，改善真空腔的内环境，降低残余气体对生长介质的影响，更容易获得高质量的薄膜。

残余气体分析仪的使用影响：

半导体晶体一般都含有各种各样的杂质，如：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ 等．这些杂质的存在将会影响原子的周期性势场，从而在半导体禁带中引入杂质能级，影响材料的电学和光学性质。

分子束外延（ＭＢＥ）作为一种高端的外延技术，被广泛地应用在高质量半导体异质结构和纳米结构材料的生长中．虽然ＭＢＥ工作在超高真空的环境下，但是通过ＭＢＥ 腔体中的残余气体分析仪（ＲＧＡ）发现，在ＭＢＥ背景真空中仍然有许多残留气体和其他的元素．

图１是在用ＤＣＡ　Ｐ６００ＭＢＥ系统生长砷化物时，观测到的一幅比较典型的ＲＧＡ图谱．在图中可以看到，有Ｈ２（相对分子质量２）、Ｎ２（相对分子质量２８）、砷（相对分子质量７５）和Ａｓ２（相对分子质量１５０）等的峰．在一个密闭且不漏气的ＭＢＥ腔室中，通常情况下不存在氧气（相对分子质量３２），但是如果铝源和砷源等源材料不纯净，那么腔室中就可能会引入氧气．此外，ＭＢＥ设备中的金属构件，在加热条件下会释放出碳．

低温生长时，这些杂质粒子的碰撞黏附效率会增加，从而影响半导体材料的质量．比如，在用ＭＢＥ设备生长ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱材料时，高的背景杂质含量就会导致二维电子气迁移率的下降，并且出现显著的各向异性传输。

通过使用残余气体分析仪，可以从图谱分析出是否有杂质粒子的出现，从而找出问题的根源，避免工艺中生长出不合格的产品。

三、MBE系统组成、系统略图及应用真空产品

真空系统：前级泵+分子泵+离子泵

生长系统：进样室、预处理室、生长室

监控系统：质谱仪、电离计、电子衍射仪、俄歇谱仪

四、MBE使用的真空泵和RGA产品

离子泵	分子泵	前级泵	残余气体分析仪
如想了解更多RGA产品，请点击如下链接:
http://www.dianchuvacuum.com/index.php?catid=632	http://www.dianchuvacuum.com/index.php?catid=190	http://www.dianchuvacuum.com/index.php?catid=604	http://www.dianchuvacuum.com/index.php?catid=509

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