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液相外延

液相外延(Liquid Phase Epitaxy, LPE)是一種在液相環境中生長晶體材料的技術。它主要涉及以下內容:

定義和原理。液相外延是一種在液相中生長晶體材料的技術,其基本原理是利用低熔點金屬(如)作為溶劑,將待生長的材料(如等)和摻雜劑(如鋅、等)溶解在溶劑中,形成飽和或過飽和溶液。通過降溫,使得溶質從溶液中析出,並在單晶襯底上定向生長出一層與襯底晶格常數相似的晶體材料,從而實現外延生長。

歷史和套用。液相外延由Nelson等於1963年提出,它已成為生長化合物半導體單晶薄層的主要方法之一。這種方法可以用於生長矽、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等半導體材料以及磁性材料如石榴石,廣泛套用於光電子器件、微波器件、磁泡器件和半導體雷射器的製造。

優點和局限性。與其他外延方法相比,液相外延具有設備簡單、生長速率快、摻雜劑選擇廣泛、晶體完整性好、外延層位錯密度低、晶體純度高、操作安全等優點。但是,它也有一些局限性,例如,當外延層與襯底的晶格失配超過1%時,生長會遇到困難。此外,由於分凝係數的差異,難以在生長方向上控制摻雜和多元化合物的均勻性。

生長方法。液相外延包括多種生長方法,如傾斜法垂直法滑舟法。其中滑舟法是一種重要的方法,它通過在具有多個溶液槽的滑動石墨舟內進行外延生長過程。

綜上所述,液相外延是一種重要的晶體材料生長技術,具有許多優點和一些局限性。通過不同的生長方法和條件控制,可以在實踐中實現有效的套用。