最新環(huán)保論文
一、引言
近年來，隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展以及高速光電信息時(shí)代的來臨，LPE、VPE等技術(shù)在半導(dǎo)體業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越��；MBE與MOCVD技術(shù)相比，由于其設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格更昂貴，生長(zhǎng)速度慢，且不適pC-長(zhǎng)含有高蒸汽壓元素(如P)的化合物單晶，不宜于工業(yè)生產(chǎn)。而金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)，1968年由美國洛克威公司的Manasevit等人提出制備化臺(tái)物單晶薄膜的一項(xiàng)新技術(shù)；到80年代初得以實(shí)用化。經(jīng)過近20年的飛速發(fā)展，成為目前半導(dǎo)體化臺(tái)物材料制備的關(guān)鍵技術(shù)之一。廣泛應(yīng)用于包括半導(dǎo)體器件、光學(xué)器件、氣敏元件、超導(dǎo)薄膜材料、鐵電／鐵磁薄膜、高介電材料等多種薄膜材料的制備。
二、MOCVD的主要技術(shù)特點(diǎn) 國內(nèi)外所制造的MOCVD設(shè)備，大多采用氣態(tài)源的輸送方式，進(jìn)行薄膜的制備。氣態(tài)源MOCVD設(shè)備，將MO源以氣態(tài)的方式輸送到反應(yīng)室，輸送管道里輸送的是氣體，對(duì)送入反應(yīng)室的MO源流量也以控制氣體流量來進(jìn)行控制。因此，它對(duì)MO源先體提出應(yīng)具備蒸氣壓高、熱穩(wěn)定性佳的要求。用氣態(tài)源MOCVD法沉積一些功能金屬氧化物薄膜，要求所選用的金屬有機(jī)物應(yīng)在高的蒸氣壓下具有高的分子穩(wěn)定性，以避免輸送過程中的分解。然而，由于一些功能金屬氧化物的組分復(fù)雜，元素難以合成出氣態(tài)MO源和有較高蒸氣壓的液態(tài)MO源物質(zhì)，而蒸氣壓低、熱穩(wěn)定性差的MO源先體，不可能通過鼓泡器(bubbler)由載氣氣體輸運(yùn)到反應(yīng)室。 然而采用液態(tài)源輸送的方法，是目前國內(nèi)外研究的重要方向。采用將液態(tài)源送入汽化室得到氣態(tài)源物質(zhì)，再經(jīng)過流量控制送入反應(yīng)室，或者直接向反應(yīng)室注入液態(tài)先體，在反應(yīng)室內(nèi)汽化、沉積。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了源輸送方式，對(duì)源材料的要求降低，便于實(shí)現(xiàn)多種薄膜的交替沉積以獲得超品格結(jié)構(gòu)等。
三、MOCVD技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) MOCVD技術(shù)在薄膜晶體生長(zhǎng)中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：
1、能在較低的溫度下制備高純度的`薄膜材料，減少了材料的熱缺陷和本征雜質(zhì)含量；
2、能達(dá)到原子級(jí)精度控制薄膜的厚度；
3、采用質(zhì)量流量計(jì)易于控制化合物的組分和摻雜量；
4、通過氣源的快速無死區(qū)切換，可靈活改變反應(yīng)物的種類或比例，達(dá)到薄膜生長(zhǎng)界面成份突變。實(shí)現(xiàn)界面陡峭；
5、能大面積、均勻、高重復(fù)性地完成薄膜生長(zhǎng)。適用于工業(yè)化生產(chǎn)；正是MOCVD這些優(yōu)勢(shì)(與MBE技術(shù)一起)。使化合物單晶薄膜的生長(zhǎng)向結(jié)構(gòu)區(qū)域選擇的微細(xì)化，組分多元化和膜厚的超薄化方向發(fā)展，推進(jìn)著各種異質(zhì)結(jié)材料應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了生長(zhǎng)出的半導(dǎo)體化合物材料表面平滑、摻雜均勻、界面陡峭、晶格完整、尺寸精確，滿足了新型微波、毫米波半導(dǎo)體器和先進(jìn)的光電子器的要求，使微波、毫米波器件和先進(jìn)的光電子器件的設(shè)計(jì)和制造由傳統(tǒng)的“摻雜工程”進(jìn)人到“能帶工程”和“電子特性與光學(xué)特性裁剪”的新時(shí)代。人們已經(jīng)能夠在原子尺度上設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而人為確定材料的能帶結(jié)構(gòu)和波涵數(shù)，制備出量子微結(jié)構(gòu)材料。 但MOCVD設(shè)備也有自身的缺點(diǎn)，它與MBE設(shè)備一樣價(jià)格不菲，而且由于采用了有機(jī)金屬做為源，使得在使用MOCVD設(shè)備時(shí)不可避免地對(duì)人體及環(huán)境產(chǎn)生一定的危害。這些都無形中增加了制備成本。對(duì)于低壓生氏，系統(tǒng)只需要配置機(jī)械泵和壓力控制器就可控制生長(zhǎng)壓力；但是所配置的泵要有較大的氣體流量承載量。MOCVD生長(zhǎng)中，我們所用的許多反應(yīng)源(例如PH3、AsH3、H2S以及一些MO源)都是有毒的物品，進(jìn)行合理的尾氣循環(huán)處理是非常必要的。因此，在設(shè)計(jì)和使用時(shí)要考慮到這些因素，做好安全防護(hù)措。對(duì)于一些功能金屬氧化物薄膜而言，尋找高蒸氣壓、
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