晶体生长中的气相生长技术，特别是气相外延（VPE），是一种用于在基底上生长单晶薄层的方法。
这种技术尤其适用于硅和砷化镓等半导体。
它能确保生长出来的层与基底保持相同的晶体取向。
该工艺使用高纯度氢气作为传输和还原气体。
氢气与源材料发生反应，将原子沉积到基底上，形成单晶外延层。
5 个要点说明
1.气相外延（VPE）的定义和过程
定义： VPE 是一种单晶薄层生长方法，生长层的晶体结构延续基底的单晶结构，并保持相同的取向。
工艺： 包括使用高纯度氢气输送和还原源材料。然后，这种材料发生化学反应，将原子沉积到基底上，形成单晶外延层。
2.VPE 的类型及其应用
硅 VPE： 用于生长硅单晶外延层。
砷化镓 VPE： 通常包括两种方法：氯化物法和氢化物法。它广泛应用于霍尔器件、耿二极管和场效应晶体管等设备。
3.晶体生长中的热解法
方法简介： 将某些含有薄膜元素的挥发性物质输送到生长区，通过热分解反应生成所需的物质。
温度范围： 生长温度在 1000-1050 摄氏度之间。
4.合成反应法
过程： 涉及多种气态物质在生长区发生反应，形成生长物质。
应用： 用于晶体生长和薄膜材料生长。
5.高温化学气相沉积（HTCVD）
方法描述： 在封闭的反应器中生长碳化硅晶体，通过外部加热来保持高温（2000°C - 2300°C）。
工艺步骤： 包括混合反应气体到达基底表面，在高温下分解，在基底表面发生化学反应生成固态晶体膜，以及通过不断引入反应气体实现连续生长。
6.气相生长技术的优点
均匀性： 通过控制反应源气流和温度分布的均匀性，确保晶体的均匀生长。
生长速率控制： 晶体生长速率与第 III 组反应源的流速成正比，可调节生长速率。
灵活性： 只要选择合适的原材料，即可生长多种材料。
简单： 由于对真空的要求较低，反应室的结构更加简单。
原位监测： 随着检测技术的发展，可对生长过程进行原位监测。
7.玻璃反应器在晶体生长中的应用
提供条件： 玻璃反应器提供无尘环境，可控制稳定的温度和压力，使晶体生长过程更加可控。
透明度： 可让化学家观察整个过程，提高控制和精确度。
总之，气相生长技术，尤其是气相外延技术，是在基底上生长高质量单晶薄层的关键。
这些技术确保了生长过程的均匀性、可控性和灵活性。
它们对于生产各种半导体器件和材料至关重要。
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