एमबीई (आणविक बीम एपिटेक्सी) और एमओसीवीडी (धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प अवशेष) के बीच तुलना

एमबीई और एमओसीवीडी की सामान्य विशेषताएं

कार्य वातावरण:

एमबीई औरMOCVDस्वच्छ कमरे के वातावरण में काम करें।

अनुप्रयोग रेंजः

कुछ सामग्री प्रणालियों में, जैसे आर्सेनइड, दोनों तकनीकें समान एपिटाक्सियल प्रभाव पैदा कर सकती हैं।

एमबीई और एमओसीवीडी के बीच अंतर

एमबीई (आणविक बीम एपिटेक्सी) कार्य सिद्धांतः

एमबीई उच्च शुद्धता वाले तत्वों के अग्रदूतों का उपयोग करता है, जिन्हें एक वाष्पीकरण में गर्म किया जाता है ताकि जमा करने के लिए आणविक बीम बन सकें।यह आमतौर पर वायु अणुओं से संदूषण को रोकने के लिए अल्ट्रा-हाई वैक्यूम (यूएचवी) स्थितियों में काम करता है.

उपकरण संरचनाः

एमबीई में एक नमूना हस्तांतरण कक्ष और एक विकास कक्ष होता है। विकास कक्ष आमतौर पर सील होता है और केवल रखरखाव के दौरान खोला जाता है। सब्सट्रेट को एक गर्म फिटिंग पर लगाया जाता है,एक तरल नाइट्रोजन ठंडा ठंडा स्क्रीन द्वारा घिरा हुआ अशुद्धियों और परमाणुओं को पकड़ने के लिए जो सब्सट्रेट की सतह पर पकड़े नहीं जाते हैं.

निगरानी उपकरण:

एमबीई विकास सतह, लेजर परावर्तन, थर्मोग्राफी की निगरानी के लिए रिफ्लेक्शन हाई-एनर्जी इलेक्ट्रॉन डिफ्रैक्शन (आरएचईईडी) जैसे इन-सइट मॉनिटरिंग टूल्स का उपयोग करता है।और रासायनिक विश्लेषण (मास स्पेक्ट्रोमेट्री), ऑगर स्पेक्ट्रोस्कोपी) से वाष्पित सामग्री की संरचना का विश्लेषण किया जा सकता है। अन्य सेंसर वास्तविक समय में प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करने के लिए तापमान, दबाव और विकास दर को मापते हैं।

वृद्धि दर:

आम तौर पर, वृद्धि दर प्रति सेकंड (0.1 एनएम, 1 Å) के एक तिहाई के बारे में है। यह प्रवाह दर से प्रभावित होता है (सतह की सतह पर पहुंचने वाले परमाणुओं की संख्या,स्रोत तापमान द्वारा नियंत्रित) और सब्सट्रेट तापमान (जो सब्सट्रेट पर परमाणुओं के प्रसार और अवशोषण विशेषताओं को प्रभावित करता है)विकास दर और सामग्री की आपूर्ति यांत्रिक शटर प्रणालियों द्वारा नियंत्रित की जाती है, जो तृतीयक और चतुर्थक मिश्र धातुओं और बहुपरत संरचनाओं के विश्वसनीय और दोहराए जाने योग्य विकास को सक्षम करती है।

सामग्री की विशेषताएं:

• सिलिकॉनःसिलिकॉन सब्सट्रेट पर विकास के लिए ऑक्साइडों के अवशोषण को सुनिश्चित करने के लिए उच्च तापमान (> 1000°C) की आवश्यकता होती है। इसके लिए विशेष हीटर और सब्सट्रेट फिक्स्चर की आवश्यकता होती है।जाली स्थिरांक और थर्मल विस्तार गुणांक में असंगतता सिलिकॉन पर III-V सामग्री के विकास को एक सक्रिय अनुसंधान विषय बनाती है.

• एंटीमोनःIII-Sb अर्धचालकों के लिए, सतह से अवशोषण को रोकने के लिए कम सब्सट्रेट तापमान की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान ′′असंगतता का कारण बन सकता है,जहाँ एक परमाणु प्रजाति को वरीयतापूर्वक वाष्पित किया जाता है, सामग्री को एक गैर-स्टोइचिओमेट्रिक अनुपात के साथ छोड़ देता है।

• फॉस्फोरस:III-P मिश्र धातुओं के लिए, कक्ष के अंदर फास्फोरस जमा हो सकता है, जिसके लिए एक लंबी सफाई प्रक्रिया की आवश्यकता होती है, जो कम उत्पादन रनों को असंभव बना सकती है।

• तनावपूर्ण परतें:आमतौर पर, सतह पर परमाणु प्रसार को कम करने के लिए निचले सब्सट्रेट तापमान की आवश्यकता होती है, जिससे परत के ढलने की संभावना कम हो जाती है। इससे दोष हो सकते हैं,क्योंकि कम परमाणु गतिशीलता के कारण epitaxial परत में खोखलेपन, जो कैप्सूल हो सकता है और विफलता का कारण बन सकता है।

MOCVD (धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प अवशेष) कार्य सिद्धांतः

एमओसीवीडी एक रासायनिक वाष्प प्रक्रिया है जिसमें जमाव के लिए अति-शुद्ध गैस स्रोतों का उपयोग किया जाता है, जिसमें विषाक्त गैसों के हैंडलिंग और उनके उपचार की आवश्यकता होती है।धातु-कार्बनिक अग्रदूतों (जैसे समूह III तत्वों के लिए trimethylgallium और समूह V तत्वों के लिए आर्सीन और फॉस्फीन जैसे हाइड्राइड) epitaxial परत जमाव के लिए प्रयोग किया जाता है.

उपकरण संरचनाः

एमओसीवीडी में एक उच्च तापमान, पानी से ठंडा प्रतिक्रिया कक्ष होता है जहां सब्सट्रेट आरएफ, प्रतिरोधी या अवरक्त हीटिंग द्वारा गरम किए गए ग्रेफाइट आधारों पर रखे जाते हैं।प्रतिक्रिया गैसों को ऊर्ध्वाधर रूप से सब्सट्रेट के ऊपर प्रक्रिया कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है.

निगरानी उपकरण:

एमओसीवीडी थर्मोग्राफी का उपयोग करता है जिसमें उत्सर्जितता सुधार के साथ सब्सट्रेट सतह के इन-सिटू तापमान माप के लिए किया जाता है; परावर्तनशीलता का उपयोग सतह की असमानता और एपिटाक्सियल विकास दर का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।सब्सट्रेट के झुकने को मापने के लिए लेजर प्रतिबिंब का प्रयोग किया जाता है, और अल्ट्रासोनिक गैस निगरानी वृद्धि प्रक्रिया सटीकता और दोहराव में सुधार के लिए कार्बनिक धातु अग्रदूतों की एकाग्रता को ट्रैक करने में मदद करती है।

विकास की स्थितियाँ:

विकास तापमान मुख्य रूप से पूर्ववर्ती पदार्थों के थर्मल अपघटन आवश्यकताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है और फिर सतह प्रवास के लिए अनुकूलित किया जाता है।विकास दर गैस चरण में III-V धातु-कार्बनिक स्रोतों के वाष्प दबाव द्वारा शासित हैएल्यूमीनियम युक्त मिश्र धातुओं के लिए, विकास के लिए आमतौर पर उच्च तापमान (>650°C) की आवश्यकता होती है, जबकि फास्फोरस आधारित परतें कम तापमान (<650°C) पर बढ़ती हैं, हालांकि AlInP एक अपवाद हो सकता है.

सामग्री की विशेषताएं:

• उच्च तनाव परतें:परंपरागत रूप से आर्सेनइड और फॉस्फिड का उपयोग करने की क्षमता के कारण, तनाव संतुलन और मुआवजा प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि GaAsP बाधाओं और InGaAs क्वांटम कुओं (QWs) के साथ।

• एंटीमोनिडःएंटीमोनॉइड सामग्री का MOCVD वृद्धि सीमित है क्योंकि उपयुक्त अग्रदूत स्रोतों की कमी है, जिससे AlSb में कार्बन का अनजाने (और आमतौर पर अवांछित) समावेश होता है,जो मिश्र धातु विकल्पों को सीमित करता है और एंटीमोनॉइड वृद्धि के लिए एमओसीवीडी के उपयोग को बाधित करता है.

सारांश

निगरानी विकल्पः

एमबीई आम तौर पर एमओसीवीडी की तुलना में अधिक इन-सिटो निगरानी विकल्प प्रदान करता है, जिसमें एपिटैक्सियल वृद्धि को प्रवाह दरों और सब्सट्रेट तापमान द्वारा समायोजित किया जाता है। इन मापदंडों को अलग से नियंत्रित किया जाता है,साथ ही साथ इन-सुइट मॉनिटरिंग से एक स्पष्ट, विकास प्रक्रिया की अधिक सीधी समझ।

सामग्री लागू करने की क्षमताः

एमओसीवीडी एक अत्यधिक बहुमुखी तकनीक है। पूर्ववर्ती रसायन को बदलकर, यौगिक अर्धचालकों, नाइट्राइड और ऑक्साइड सहित सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला जमा की जा सकती है।एमबीई की तुलना में एमओसीवीडी कक्षों में सफाई का समय तेज है.

अनुप्रयोग लाभः

एमबीई एसबी सामग्री वृद्धि के लिए पसंदीदा विधि है, जबकि एमओसीवीडी आमतौर पर पी सामग्री के लिए पसंद किया जाता है। आर्सेनइड आधारित सामग्री के लिए, दोनों तकनीकों में समान क्षमताएं हैं।अधिक उन्नत संरचनाओं के लिए जैसे क्वांटम डॉट्स और क्वांटम कैस्केड लेजर, एमबीई आमतौर पर बेस एपिटेक्सी के लिए पसंदीदा विधि है। एमओसीवीडी को अक्सर उत्कीर्णन और मास्किंग में इसकी लचीलापन के कारण बाद में एपिटेक्सियल पुनरुत्थान के लिए पसंद किया जाता है।

विशेष अनुप्रयोग:

एमओसीवीडी वितरित प्रतिक्रिया (डीएफबी) लेजर, दफन हेटरोस्ट्रक्चर उपकरणों और युग्मित तरंग गाइडों के पुनरुत्थान के लिए उपयुक्त है, जिसमें अर्धचालकों का इन-सिट्यू एटिंग शामिल हो सकता है।MOCVD का उपयोग एकल चिप InP एकीकरण के लिए भी किया जाता हैजबकि GaAs एकल-चिप एकीकरण अभी भी अपने शुरुआती चरणों में है, MOCVD चुनिंदा क्षेत्र वृद्धि प्राप्त कर सकता है, उत्सर्जन/असॉर्प्शन तरंग दैर्ध्य के अलगाव में सहायता कर सकता है।इस क्षेत्र में चुनौतियां हैं, क्योंकि पॉलीक्रिस्टलाइन जमाव डाईलेक्ट्रिक मास्क पर बनने की प्रवृत्ति है।

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