12PN, ve FZÚ AV ČR, v. v. i., Cukrovarnická 10, letní sem. od , pondělí (15:30) (18:30) 23.2., 9.3., 23.3., 13.4., 27.4.; 18.5.

Transkript

1 POLOVODIČOVÉ nanotechnologie 12PN, ve FZÚ AV ČR, v. v. i., Cukrovarnická 10, letní sem. od , pondělí (15:30) (18:30) 23.2., 9.3., 23.3., 13.4., 27.4.; ZK Eduard Hulicius Laboratoř MOVPE, Oddělení polovodičů, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Praha 6, Cukrovarnická

2 Sylabus dvouhodinové semestrální přednášky " Příprava polovodičových nanostruktur"pro obor magisterského studia "Fyzikální inženýrství" zaměření "Fyzika nanostruktur" Eduard Hulicius, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. 0. Úvod co to je NANO- 1. Příprava objemových polovodičových monokrystalů. (1. přednáška) Vysvětlení základních principů růstových metod. Parametry vlastnosti a důvody omezení krystalografické dokonalosti těchto krystalů. 2. Epitaxni růst vrstev a struktur. (2.-5. přednáška) Principy, fáze a typy růstu. Druhy epitaxí - epitaxe z pevné, kapalné a plynné fáze, jednotlivé varianty. Epitaxní růst z hlediska materiálového. SPE, LPE, VPE, MOVPE, MBE, fajnovosti,...

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17 Atom - Pevná látka - Kvantová tečka

18

19 Elektroluminiscenční displeje QLED vytvořené pomocí kvantových teček mají oproti dosavadním displejům hodně výhod. Tenké displeje s přesným a kontrastním vykreslováním tvarů a barev dobývají svět. Vývoj se nezastaví u dnešních displejů typu LCD nebo LED, popř. U displejů na bázi organických polymerů, tzv. OLED. Několik firem teď přichází s pokročilou technologií elektroluminiscence, která je založena na tzv. kvantových tečkách. Jedná se o displeje QLED. Kvantové tečky jsou ostře lokalizované krystalické oblasti polovodiče o nanometrových rozměrech. Kvantové tečky jsou schopny vázat jednotlivé elektrony a pracovat s nimi, případně jsou schopny produkovat fotony,které lze použít v dalším kroku. Elektroluminiscence označuje jev, při kterém lze v určitém materiálu řídit vyzařování světla pomocí elektrického proudu nebo elektrického pole.

20 Čtyři rozdílné barvy odpovídají čtyřem druhům kvantových teček. Foto: Padova University Raffaella Signorini

21

22

23

24

25 Aplikace Nanostruktur Nano ipod MacBook Air Glass Photo / Self Cleaning Textile / Clothing CNT Bat Cosmetics Automotive Applications Tennis Racquet Head Nano Titanium Detection of Cancerous Cells Catalysts Anti Odor / Anti Bacterial Insoles for Shoes Air Purification / NanoBreeze Odorless socks Chocolate Chewing Gum

26 Future R&D Directions of NMP Programme for the Period Materials Science and Engineering 3.1 Present State-of-the-art 3.2 Cross-cutting Research Directions in Materials Materials by Design: Synthesis, Characterization, Processing & Modelling Understanding Surfaces and Interfacial Phenomena Design and Manufacturing of Multifuctional Materials Design and Manufacturing of Structural Materials Integration of Multiple-Scale Phenomena (Molecular, Nano and Micro) in Materials Design and Production Development of Computational Tools for Predicting Functional and Structural Properties of Materials Metrology, Instrumentation: New Analytical Tools for Measurement of Materials Functional and Structural Properties 3.3 Materials Applications for Selective Industrial Sectors Materials for Information Technologies Biomaterials, Biomimetcs and Biomedical Engineering Materials for Energy Applications Surface Engineering and Coatings Catalysis and Chemicals Technologies Polymers, Composites and Hybrid Materials Renewable Materials, Ecomaterials Disassembly Recovery and Recycle of Materials 3.4 Recommendations and Priority Research Directions

27 Future R&D Directions of NMP Programme for the Period Industrial Production Systems 4.1 Present State-of-the-art 4.2 Cross-Cutting Research Directions in Manufacturing New Business Models Adaptive Manufacturing Networking in Manufacturing Digital Knowledge-based Engineering Emerging Technologies ICT for Manufacturing 4.3 Exploitation of the Convergence of Technologies Next-generation HVA Products Education and training in Learning Factories Disruptive Factory: Bio-nano convergence Disruptive Factory: Bio-cogno-ICT convergence 4.4 Cross-cutting Research Directions in Production Systems Batch and Continuous Production Systems Scale-up, Scale-down Developments and Process Intensification Enabling Technologies (e.g., On-line Monitoring, On-line Sensors, Process Optimization and Control, Supply Chain Management) Digital Production (integration of product design and production systems) New Products/Services and New Production Paradigms Alternative, Renewable and Novel Feedstocks and Processes for Chemicals and Materials Production 4.5 Recommendations and Priority Research Directions

28 Polovodičové technologie Příprava a vlastnosti objemových krystalů. Růst z taveniny při teplotě tání Název epitaxe z řeckého epi-taxis "uspořádaně na" zavedl L. Royer v r Jde o krystalický růst na (obvykle) monokrystalické podložce. Při rozdílu mřížkových konstant větším než 15% růst (obvykle) přestává být epitaxním. Vysvětlení významu, principu a zasazení do souvislostí Proč tak monstrózní, drahé, nebezpečné a náročné technologické aparatury? Epitaxní růst výhody, nové možnosti, omezení. Homo a hetero epitaxe. Rovnice o minimu energie Princip epitaxního růstu. Atomy či molekuly látky, kterou chceme epitaxně deponovat na vhodný substrát, se dopraví na jeho povrch, ten ovšem musí být atomárně čistý - zbaven oxidů a různých adsorbovaných látek - a atomárně hladký (maximálně s atomárními schody danými rozorientací monokrystalu). Na povrchu dojde nejprve k fyzisorpci, pak na vhodných místech s minimem energie, k chemisorpci jednotlivých atomů, k růstu atomárních vrstev a postupně celé struktury.

29 < Bridgeman či HGF Vertikální sestupné chlazení Czochralského metoda <

30 Růst monokrystalů metodou Czochralského

31 Polovodičové (mono)krystaly i jiné:

32 Polovodičové (mono)krystaly konference Berlin 2011

33 Růst monokrystalů metodou horizontální Bridgman

34 Růst monokrystalů metodou horizontální Bridgman

35 Růst monokrystalů metodou horizontální Bridgman

36 Růst monokrystalů metodou horizontální Bridgman

37 Epitaxní technologie - obecně Název epitaxe z řeckého epi-taxis "uspořádaně na" zavedl L. Royer r Jde o krystalický růst na (obvykle) monokrystalické podložce. Při rozdílu mřížkových konstant větším než 15% růst (obvykle) přestává být epitaxním. Vysvětlení významu, principu a zasazení do souvislostí Proč tak monstrózní, drahé, nebezpečné a náročné technologické aparatury? Epitaxní růst výhody, nové možnosti, omezení. Homo a hetero epitaxe. Rovnice o minimu energie Princip epitaxního růstu. Atomy či molekuly látky, kterou chceme epitaxně deponovat na vhodný substrát, se dopraví na jeho povrch, ten ovšem musí být atomárněčistý - zbaven oxidů a různých adsorbovaných látek - a atomárně hladký (maximálně s atomárními schody danými rozorientací monokrystalu). Na povrchu dojde nejprve k fyzisorpci, pak na vhodných místech s minimem energie, k chemisorpci jednotlivých atomů, k růstu atomárních vrstev a postupně celé struktury. Obr jak to létá a sedá si.

38

39

40 Druhy epitaxních růstů a) Vrstva po vrstvě Frankův-van der Merweův růst b) Vrstva po vrstvě - spojitě c) Ostrůvky na smáčecí vrstvě - Stranského-Krastanowův d) Ostrůvky na substrátu Volmerův-Weberův e) Sloupkový růst

41 Typy epitaxních růstů a vysvětlení různých používaných zkratek: Epitaxe z pevné fáze Epitaxe z kapalné fáze Epitaxe z plynné fáze SPE (Solid Phase Epitaxy) LPE (Liquid Phase Epitaxy) LPEE (Liquid Phase Electroepitaxy) VPE (Vapour (Vapor) Phase Epitaxy) CVD (Chemical Vapour Deposition) PVD (Physical Vapour Deposition)

42 Hlavní typy VPE epitaxních růstů Molekulární epitaxe - MBE (Molecular beam epitaxy) SSMBE = SolidSource MBE, CBE = ChemicalBeamEpitaxy, GSMBE = GasSource MBE (HydrideSource MOMBE, MetalOrganic MBE), UHV ALE = UltraHighVacuum AtomicLayerEpitaxy Plynná epitaxe z organokovových sloučenin - MOVPE (MetalOrganic Vapour Phase Epitaxy) MOCVD (MetalOrganic Chemical Vapour Deposition) Photo-MOVPE (Netermální, světlem. aktivov.) Plasma-MOVPE (Netermální, plasm. aktivov.)

43 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Krystalické mřížky Pásová struktura

44 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Krystalické mřížky Proč látky krystalizují? Proč právě v určitých strukturách? Co vše to ovlivní? Minimum energie Podmínky při vzniku Skoro všechno el. i opt. Elementární buňky složené el. buňky (trik souměrnost, jednodušší souřadnicový systém) nejsměsnanější uspořádání Sedm krystalových soustav prvky souměrnosti Bravaisovy mřížky 14 proč jich je právě tolik? Millerovy indexy podle toho jak se krystal uřízne či uštípne

45 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Elementární buňky Složené el. buňky (trik souměrnost, jednodušší souřadnicový systém) Nejsměsnanější uspořádání

46 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Sedm krystalových soustav prvky souměrnosti

47 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Bravaisovy mřížky -14 proč jich je právě tolik?

48 Bravaisovy mříže Dá se dokázat (např. systematickým vyšetřováním možných způsobů vrstvení rovinných mříží), že existuje pouze 14 různých prostorových mříží. Nazývají se také Bravaisovy mříže podle autora prvního úplného odvození (r. 1850). Jejich rozdělení do krystalových soustav je uvedeno v tabulce a graficky. krystalová soustava triklinická (trojklonná) monoklinická (jednoklonná) ortorombická (rombická, kosočtverečná) tetragonální (čtverečná) kubická (izometrická) hexagonální (šesterečná) trigonální (romboedrická, klencová) minimální symetrie žádná jedna 2četná osa podél c tři 2četné osy podél a, b, c jedna 4četná osa podél c čtyři 3četné osy podél tělesových úhlopříček krychle jedna 6četná osa podél c jedna 3četná osa podél hexagon. Buňky

49 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Millerovy indexy popisují roviny v nichž se krystal uřízne či uštípne

50 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Pásová struktura elektronových (a děrových) energetických stavů, je dána atomy ale hlavně mřížkou, lze ji vypočítat (ale ne up-initio mám atomy uhlíku, co mi vznikne?), lze ji určovat z nejrůznějších měření, rozhoduje o elektrických i optických vlastnostech monokrystalů a nejsou to jen vlastní pásy (valenční, zakázaný a vodivostní) ale i příměsové hladiny, výběžky pásů, diskontinuity na heterorozhraní, p-n přechody a celý svět kvantových jam.

51 Vznik pásové struktury

52 Pásová struktura v k-prostoru První aproximace poruchového počtu, bez započtení spinorbitální interakce První aproximace poruchového počtu, se započtením spinorbitální interakce Druhá aproximace poruchovéh počtu, se započtením spinorbitální interakce

53

54 lze znázorňovat: středoškolsky : Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Pásovou strukturu elektronových (a děrových) energetických stavů na y energie a na x délka na spoustu věcí to stačí, pěkně se popisují heterostruktury i p-n přechod vysokoškolsky : na y energie a na x hybnost (v k prostoru) jedině takto lze pochopit přímé a nepřímé polovodiče, efektivní hmotu elektronů a děr a další, třeba Augerovy přechody.

55 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Prostor na diskusi a dotazy k pásové struktuře

56 Polovodičové (mono)krystaly a jejich struktura krystalická, elektronová, optická Defekty krystalické mřížky a jejich vliv na pásovou strukturu Zrna, mikrokrystaly, vměstky Plošné defekty (hranice zrn, ) Čarové defekty (dislokace,. ) Bodové defekty (vlastní, nečistoty, dopanty) v polovodičích ne! taky moc ne. většinou velmi škodlivé základ většiny aplikací, ale i nezářivé rekombinace, rozptyl elektronů, Vše může být škodlivé i užitečné!

57 POLOVODIČOVÉ nanotechnologie II - epitaxe 12PN Polovodičové nanotechnologie, FJFI, letní sem , Eduard Hulicius hulicius@fzu.cz Laboratoř MOVPE, Oddělení polovodičů, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Praha 6, Cukrovarnická

58 Epitaxní technologie - konkrétně Název epitaxe z řeckého epi-taxis "uspořádaně na" zavedl L. Royer r Jde o krystalický růst na (obvykle) monokrystalické podložce. Při rozdílu mřížkových konstant větším než 15% růst (obvykle) přestává být epitaxním. Vysvětlení významu, principu a zasazení do souvislostí Proč tak monstrózní, drahé, nebezpečné a náročné technologické aparatury? Epitaxní růst výhody, nové možnosti, omezení. Homo a hetero epitaxe. Rovnice o minimu energie Princip epitaxního růstu. Atomy či molekuly látky, kterou chceme epitaxně deponovat na vhodný substrát, se dopraví na jeho povrch, ten ovšem musí být atomárněčistý - zbaven oxidů a různých adsorbovaných látek - a atomárně hladký (maximálně s atomárními schody danými rozorientací monokrystalu). Na povrchu dojde nejprve k fyzisorpci, pak na vhodných místech s minimem energie, k chemisorpci jednotlivých atomů, k růstu atomárních vrstev a postupně celé struktury.

59 Epitaxní technologie - konkrétně Vysvětlení významu, principu a zasazení do souvislostí Proč tak monstrózní, drahé, nebezpečné a náročné technologické aparatury? Monokrystaly vznikají protože systém atomů má minimum energie. To ale přesně platí jen při T = 0 K! Při nenulových teplotách má rovnovážný sytém minimum energie s určitou koncentrací defektů (obvykle bodových vakance, intersticiály, výměnné defekty (antisite Ga-As) a jejich kombinace). Člen TS v rovnici pro minimum energie (G=H-TS). Entropie S = ln(n). Více viz Objemové monokrystaly rostou z taveniny, při teplotě tání, ta je mnohem vyšší než teplota epitaxního růstu.

60 Epitaxe z pevné fáze - SPE Stará metoda s nově objevenými aplikacemi. Metastabilní amorfní fáze pevné látky, která je v kontaktu s monokrystalem postupně od rozhraní krystalizuje kopírujíc monokrystalickou mřížku. Obr. E 4.1. a 2. a 3. v jednom Rychlost růstu obvykle desetiny nm za sekundu je dána aktivační energií SPE E a a řídí se rovnicí v = v 0 exp (-E a /kt) Použití: Příprava silných polovodičových epitaxních vrstev s vysokou úrovní legování. Nízkoteplotní epitaxe (Ga(Mn)As spinotronika?). Růst oddělovacích vrstev (buffer layers) pro zlepšení vlastností heterostruktur, v nichž vznikají vysoké koncentrace dislokací. Nitridy! Silicidové vrstvy pro elektrické kontakty a Schottkyho bariéry pro Si součástky.

61

62 Epitaxe z pevné fáze - SPE Stará metoda s nově objevenými aplikacemi. Metastabilní amorfní fáze pevné látky, která je v kontaktu s monokrystalem postupně od rozhraní krystalizuje kopírujíc monokrystalickou mřížku. Obr. E 4.1. a 2. a 3. v jednom Rychlost růstu v obvykle desetiny nm za sekundu je dána aktivační energií SPE E a a řídí se rovnicí v = v 0 exp (-E a /kt) Použití: Příprava silných polovodičových epitaxních vrstev s vysokou úrovní legování. Nízkoteplotní epitaxe (Ga(Mn)As spinotronika?). Růst oddělovacích vrstev (buffer layers) pro zlepšení vlastností heterostruktur, v nichž vznikají vysoké koncentrace dislokací. Nitridy! Silicidové vrstvy pro elektrické kontakty a Schottkyho bariéry pro Si součástky.

63 Epitaxe z kapalné fáze - LPE Rozhodující epitaxní metoda v sedmdesátých a osmdesátých letech minulého století. Stále ještě významná průmyslová metoda (levné LED, sluneční články(?) a všude kde jsou potřeba epitaxní vrstvy silné desítky μm). Velmi vhodná pro růst složitých sloučeninových systémů v termodynamické rovnováze a pro dotování zeminami vzácných zemin. V laboratořích je to dnes spíše Metoda chudého muže. Princip metody Nasycený roztok požadovaných látek (např. arzén v galiu) chladne (vypařuje se neplatí pro uvedený příklad - Ga má malou tenzi par a skoro se nevypařuje, spíš by unikl As), stává se přesyceným a As se ve formě GaAs vylučuje na vhodné podložce např. na destičce objemového či epitaxního GaAs. Velká věda s materiálem a tvarem lodičky. Obr E 5.1. a stařičké "didaktické" blány schema i rovnice

64

65

66

67

68

69

70 Epitaxe z kapalné fáze - LPE Rozpustnost jednoduchá (v binárním systému) Dotace (i amfoterní) složitější závislosti (ternární, kvaternární,..., na tlaku, dynamické procesy,...) Výpočty rychlosti růstu, difusní omezení Růst ultratenkých vrstev (pod 100 nm)

71 Epitaxe z kapalné fáze - LPE Příklad výše zmíněného amfoterního legování GaAs křemíkem, který v závislosti na teplotě růstu mění místo zabudování (Ga či As) v GaAs mříži doba růstu hodiny. Tenké vrstvy (i pod 100 nm!) dělat pomocí LPE lze, ale kontakt substrátu s kapalinou je i jen milisekundy a je to nereprodukovatelné, nehomogenní atd. Kapalná elektroepitaxe Modifikace kapalné epitaxe, která je řízena proudem, který prochází rozhraním roztok-substrát a vyvolává Peltierův jev a elektromigraci. Používá se pro silných (několik mm) homogenních (lepší než 1%) ternárních vrstev. Např. InGaAs na InP či GaAs; AlGaSb na GaSb a pod. Obr E 5.5. a 5.6.

72

73 Epitaxe z plynné fáze - VPE Dnes a nejméně příštích deset let to bude zásadní metoda nejen badatelská, ale i průmyslová. Je možné ji principiálně rozdělit na fyzikální (PVD - Physical Vapour Deposition) a chemickou (CVD - Chemical Vapour Deposition), podle způsobu transportu materiálu od zdroje k substrátu. V prvním případě - PVD - jde o napaření materiálu (pomocí vypařování, naprašování, laserové ablace, výbojem a pod.) bez jeho chemické změny. V druhém případě - CVD - jde o transport těkavých chemických sloučenin (prekursorů) pomocí nosného plynu k substrátu, kde se většinou termicky rozkládají. Vlastní epitaxní růst na dokonale čistém a hladkém povrchu většinou monokrystalického substrátu je pak podobný. I parametry vrstev jsou podobné i když se struktury v některých aspektech mohou lišit. V obou případech je nutno zajistit extrémní polovodičovou čistotu prostředí, ať je to vakuum (10-10 torru) nebo nosný plyn H 2 či N 2 (na úrovni ppb).

74

75

76

77 Epitaxe z plynné fáze - VPE Ohřev substrátu (kvůli jeho dokonalému očištění a atomárnímu vyrovnání - viz výše principy epitaxe) se, vzhledem k těmto extrémním požadavkům na čistotu, provádí nepřímo vysokofrekvenčním ohřevem, světlem (optickou výbojkou - MOVPE), nebo nepřímým odporovým ohřevem (MBE). VPE umožňuje i růst jednotlivých atomárních rovin ( Ultra High Vacuum Atomic Layer Epitaxy). PVD Vypařování: Teoreticky je počet molekul dn e vypařujících se z plochy A e za čas dt roven dn e /A e dt = (p eq -p) sqr(n A /2πMk B T) [m -2 s -1 ] kde M je molekulární hmotnost vypařované látky, p eq je rovnovážný tlak, p je hydrostatický tlak vypařované látky v plynném stavu, k B je Boltzmannova konstanta a N A je Avogadrovo císlo.

78 Ve skutečnosti musíme zavést koeficient vypařování a v (neboťčást vypařených molekul (1 - a v ) přispívá k jen tlaku, nikoliv toku molekul. Dostáváme tak obecnou rovnici pro vypařování z volné plochy - Hertzovu-Knudsenovu dn e /A e dt = a v (p eq -p) sqr(n A /2πMk B T) [m -2 s -1 ] Vypařujeme-li z Knudsenovy efusní cely, která má otvor podstatně menší než je povrch vypařované látky a má nejméně desetkrát menší průměr než je volná dráha vypařovaných molekul, dostáváme po úpravách pro celkovou efusní rychlost Γ c rovnici Γ c = dn e /dt = 3,51 x pa e /sqr(mt) [molekul -1 ] Pro vlastní PVD růstové procesy má adsorpčně-desorpční kinetika na růstovém povrchu zásadní význam. Poměrně snadno lze růst modelovat a počítat v případě (kvazi-) rovnovážného stavu; horší je to v nerovnovážném stavu, nebo při přechodových jevech.

79 Příklad PVD je Molekulární epitaxe - MBE Můžeme ji dělit podle toho z čeho získáváme molekulární svazky: Solid Source MBE, Gas Source MBE (neboli Chemical Beam Epitaxy) Hydride Source MBE, MetalOrganic MBE, Další varianty MBE Ultrahigh Vacuum Atomic Layer Epitaxy Migrací urychlená MBE UV zářením stimulovaná MBE Plasmou aktivovaná MBE Dotování MBE vrstev pomocí iontů což lze po dosazení používat k výpočtům. CVD Chemický stav daného systému dobře popisuje chemický potenciál μ. Pro danou fázi je definován jako vzrůst volné Gibbsovy energie δg když se přidá jeden mol látky při konstantní teplotě a tlaku μ = δg/δn/ T,p Vyjádříme-li molarní Gibbsovu energii ΔG pomocí enthalpie ΔH a entropie ΔS μ = ΔG = ΔH - TΔS

80 Příklady: Halidová epitaxe Kovy či elementární polovodiče - (WF 6 W +..., SiCl 4 Si +...) Sloučeninové polovodiče - (GaCl + AsH 3 GaAs +...) Granáty vzácných zemin - (YCl 3 + FeCl 2 + O 2 Y 3 Fe 5 O ) Oxidová epitaxe Sloučeninové polovodiče - (GaO 2 + PH 4 GaP +...) Hydridová epitaxe Elementární polovodiče, veledůležitý křemík - (SiH 4 Si +...) Izolační vrstvy: oxidy, nitridy - (SiH 4 + H 2 O SiO ; SiH 4 + NH 3 Si 3 N ) Organokovová epitaxe Sloučeninové polovodiče - (Ga(CH 3 ) 3 + AsH 3 GaAs +...) Kovy - (Al(C 4 H 9 ) 3 Al +...) Vysokoteplotní supravodiče YBaCuO

81

82 Zásadní pro optoelektroniku a nanotechnologie jsou MBE a MOVPE Můžeme ji dělit podle toho z čeho získáváme molekulární svazky: Solid Source MBE, Gas Source MBE (neboli Chemical Beam Epitaxy) Hydride Source MBE, MetalOrganic MBE, Schéma aparatury Obr E 6.3. a 2. Příklad růstového cyklu Obr/blána Molekulární epitaxe - MBE

83 Zdroj:

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96 Molekulární epitaxe Princip metody: Ohřejeme substrát(y) (obvykle je to rotující monokrystalická polovodičová destička o průměru 2 až 8 (palců), která je silná μm) vprostředí ultravysokého vakua (10 -(9-10) torr) na tak vysokou teplotu, aby desorbovaly přirozené oxidy a povrchové nečistoty, a také aby se povrch atomárně vyhladil. Pak se otevře clonka před otvorem předehřáté efusní Knudsenovy cely a atomy (molekuly) prakticky bez srážek prolétají desítky centimetrů růstovou komorou, dopadají na substrát a napaří se i do jeho okolí. Atomy budoucí epitaxní vrstvy se usadí na povrchu (fyzisorpce), migrují po něm a posléze se naváží na správná místa krystalové mřížky (chemisorpce) a vytváří epitaxní vrstvu to je vlastní princip epitaxe. Otázky?

97 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Ohřejeme substrát(y) (obvykle je to rotující monokrystalická polovodičová destička o průměru 2 až 8 (palců), která je silná μm) vprostředí ultravysokého vakua (10 -(9-10) torr) na tak vysokou teplotu, aby desorbovaly přirozené oxidy a povrchové nečistoty, a také aby se povrch atomárně vyhladil. Pak se otevře clonka před otvorem předehřáté efusní Knudsenovy cely a atomy (molekuly) prakticky bez srážek prolétají desítky centimetrů růstovou komorou, dopadají na substrát a napaří se i do jeho okolí. Atomy budoucí epitaxní vrstvy se usadí na povrchu (fyzisorpce), migrují po něm a posléze se naváží na správná místa krystalové mřížky (chemisorpce) a vytváří epitaxní vrstvu to je vlastní princip epitaxe.

98 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Ohřejeme substrát(y) (obvykle je to rotující monokrystalická polovodičová destička o průměru 2 až 8 (palců), která je silná μm) vprostředí ultravysokého vakua (10 -(9-10) torr) na tak vysokou teplotu, aby desorbovaly přirozené oxidy a povrchové nečistoty, a také aby se povrch atomárně vyhladil. Pak se otevře clonka před otvorem předehřáté efusní Knudsenovy cely a atomy (molekuly) prakticky bez srážek prolétají desítky centimetrů růstovou komorou, dopadají na substrát a napaří se i do jeho okolí. Atomy budoucí epitaxní vrstvy se usadí na povrchu (fyzisorpce), migrují po něm a posléze se naváží na správná místa krystalové mřížky (chemisorpce) a vytváří epitaxní vrstvu to je vlastní princip epitaxe.

99 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Ohřejeme substrát(y) (obvykle je to rotující monokrystalická polovodičová destička o průměru 2 až 8 (palců), která je silná μm) vprostředí ultravysokého vakua (10 -(9-10) torr) na tak vysokou teplotu, aby desorbovaly přirozené oxidy a povrchové nečistoty, a také aby se povrch atomárně vyhladil. Pak se otevře clonka před otvorem předehřáté efusní Knudsenovy cely a atomy (molekuly) prakticky bez srážek prolétají desítky centimetrů růstovou komorou, dopadají na substrát a napaří se i do jeho okolí. Atomy budoucí epitaxní vrstvy se usadí na povrchu (fyzisorpce), migrují po něm a posléze se naváží na správná místa krystalové mřížky (chemisorpce) a vytváří epitaxní vrstvu to je vlastní princip epitaxe.

100 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Ohřejeme substrát(y) (obvykle je to rotující monokrystalická polovodičová destička o průměru 2 až 8 (palců), která je silná μm) vprostředí ultravysokého vakua (10 -(9-10) torr) na tak vysokou teplotu, aby desorbovaly přirozené oxidy a povrchové nečistoty, a také aby se povrch atomárně vyhladil. Pak se otevře clonka před otvorem předehřáté efusní Knudsenovy cely a atomy (molekuly) prakticky bez srážek prolétají desítky centimetrů růstovou komorou, dopadají na substrát a napaří se i do jeho okolí. Atomy budoucí epitaxní vrstvy se usadí na povrchu (fyzisorpce), migrují po něm a posléze se naváží na správná místa krystalové mřížky (chemisorpce) a vytváří epitaxní vrstvu to je vlastní princip epitaxe.

101 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum?

102 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál?

103 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst?

104 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory?

105 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory? Čím se řídí rychlost růstů epitaxní vrstvy? Jak dlouho trvá celý růst?

106 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory? Čím se řídí rychlost růstů epitaxní vrstvy? Jak dlouho trvá celý růst? Proč nenaroste epitaxní vrstva jinde než na substrátu?

107 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory? Čím se řídí rychlost růstů epitaxní vrstvy? Jak dlouho trvá celý růst? Proč nenaroste epitaxní vrstva jinde než na substrátu? Jak se růst ukončí?

108 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory? Čím se řídí rychlost růstů epitaxní vrstvy? Jak dlouho trvá celý růst? Proč nenaroste epitaxní vrstva jinde než na substrátu? Jak se růst ukončí? Co to znamená podstata epitaxního růstu?

109 Očekávané otázky: Proč zrovna tyto rozměry substrátu? Jak se vkládá a vyměňuje? Jaká je maximální plocha? Proč substrát rotuje? Proč tak vysoké vakuum? Na jakou teplotu se substrát ohřívá? ( Vypékání aparatury?) Jak je cela uzavřena před otevřením? Neutíká něco z cely? Nekazí se vakuum? Jak se ohřívají Knudsenovy cely? Na jakou teplotu? Z čeho jsou? Jak se v nich doplňuje materiál? Jaký je rozdíl mezi svazkem molekul a atomů pro epitaxní růst? Jakou roli hrají rozměry růstové komory? Čím se řídí rychlost růstů epitaxní vrstvy? Jak dlouho trvá celý růst? Proč nenaroste epitaxní vrstva jinde než na substrátu? Jak se růst ukončí? Co to znamená podstata epitaxního růstu? Kolik to stojí? (jeden růst, celá aparatura, MBE čip?)