理论教育 MOCVD工作原理简介

MOCVD工作原理简介

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:3)MOCVD技术的设备和气源材料价格昂贵,技术复杂。使用的各种气源,包括各种金属有机化合物以及氢化物都是剧毒气体,因而MOCVD具有一定的危险性。MOCVD生长系统要求有严格的气密性,以防止这些剧毒气体泄漏,同时避免系统被漏进的氧和水汽等污染。4)MOCVD的生长参数包括气体压力、气体流速、Ⅴ/Ⅲ气体比率、生长温度以及GaAs或Ge衬底的晶体取向等。

MOCVD工作原理简介

1)在低压(0.1bar,1bar=105Pa)或常压反应室内,用携带气体H2带入金属有机化合物原材料及掺杂剂,如三钾基镓(TMGa)、三钾基铝(TMAl)、三钾基铟(TMIn)和氢化物(砷烷AsH3、磷烷PH3)等,使该混合气体进入到冷壁石英反应器中,在一定温度条件下发生化学反应,反应为一非平衡状态下成长机制,生成GaAs、GaInP、AinP等Ⅲ-Ⅴ族化合物,沉积到加热的GaAs或Ge衬底表面,生长成所需的单晶外延层。N型掺杂剂多为Sn、Te、Si等Ⅳ族或Ⅵ族元素,P型掺杂剂多为Zn、Mg等Ⅱ族元素。

2)MOCVD生长温度低、碳沾污少、纯度高、浓度分布陡峭,便于超薄生长。外延片表面光亮,各层的厚度均匀,浓度可控,因而产品光电转换效率高,成品率高。用MOCVD技术容易实现异质外延生长,可生长出各种复杂的太阳电池结构,因而有潜力获得更高的太阳电池转换效率。在同一次MOCVD生长过程中,只需通过气源的变换,便可以生长出不同成分的多层复杂结构,增大了电池设计的灵活性,并可一炉多片。

3)MOCVD技术的设备和气源材料价格昂贵,技术复杂。使用的各种气源,包括各种金属有机化合物以及氢化物(砷烷AsH3、磷烷PH3等)都是剧毒气体,因而MOCVD具有一定的危险性。MOCVD生长系统要求有严格的气密性,以防止这些剧毒气体泄漏,同时避免系统被漏进的氧和水汽等污染。(www.daowen.com)

4)MOCVD的生长参数包括气体压力、气体流速、Ⅴ/Ⅲ气体比率、生长温度以及GaAs或Ge衬底的晶体取向等。成长速率和性质成分、晶相会受到温度、压力、反应物种类、反应物浓度、反应时间、衬底种类、表面性质等因素的影响。温度、压力、反应物种类、反应物浓度等重要的制程参数需经由热力学分析计算,再经修正即可得知。反应气体在衬底表面的扩散传输、化学反应、衬底的吸附、固态生成物成核与成长、气态生成物的脱附等微观的动力学过程对制备亦有不可忽视的影响,其中速率最慢者即为反应速率控制要点,也是决定沉积膜组织形态与各种性质的关键所在。

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