Moleküler Işın Epitaksisi ince kristalin katmanları imal etmede başvurulan bir bir PVD (Fiziksel buhar biriktirme) yöntemidir. Moleküler ışın epitaksisi öncelikle yarı iletken tekniğinde kullanılır; Bu yöntemle, bir altkatman (subtrat) üzerinde GaAs, InP, GaInNAs, GaSb gibi yarıiletken alaşımlarının tek kristalinli yapıları üretmek mümkündür. Bu yöntemle katman oluşturmadan kullanılan bir cihaza ait görsel aşağıda verilmiştir:
 |
| Moleküler Işın Epitaksi Sistemi (Gazi Üniversitesi Fotonik Laboratuvarında) |
Epitaksi , bir altkatman üzerinde biriktirilen bir yarı iletken katmanın kristal yapısının , her iki katmanın fiziksel özellikleri (özellikle örgü (latis) parametresi ) birbirinden çok büyük farklılık göstermediği sürece, bu altkatmanınkine uydurulması işlemidir. Altkatman ve üstündeki katman aynı alaşımdan oluşuyorsa homoepitaksi, farklı alaşımlardan oluşuyorsa heteroepitaksi kavramlarından bahsedilebilir. Heteroepitakside genellikle farklı örgü parametreleri nedeniyle belli bir kritik katman kalınlığına kadar biriktirilen katmanlarda bir gerilme ortaya çıkmaktadır. Kritik katman kalınlığı aşıldığında biriktirilmiş olan bu katman , ortaya çıkan kaymalarla (kusur) birlikte gevşemektedir. Moleküler ışın epitaksisi vakum ortamında geride kalan artık gaz atomları nedeniyle ortaya çıkan kirlenmeleri önlemek amacıyla ultra yüksek vakum ortamının oluşturulmasını gerektirir. Biriktirme süreçleri sırasında yüksek vakum bölgesine gerçekleşen akıtma nedeniyle artar. Biriktirilen katmanı meydana getiren malzemeler buharlaşma potasında (sıvı akıtma hücreleri) kızdırılır ve doğrultu kazandırılmış moleküler ışın şeklinde (art bölge gazları ile çarpışmaksızın) altkatmana ulaşır. Bu katman da da aynı şekilde ısıtılır ve düzgün bir biriktirme işlemine olanak tanır.
 |
| Moleküler Işın Epitaksi Yöntemi |
Pota sıcaklığının kontrolü ve tek kaynaktan çıkan moleküler ışının kontrollü bir şekilde salınıp bloke edilmesiyle değişik türde kompozisyon ve katkılamaya sahip çok katmanlı kompleks yapılar elde edilebilir. Katman kalınlıkları birkaç atom çapından mikrometrelere uzanan bir yelpazede değişebilir.
Moleküler ışın epitaksisiyle üretim süreci , biriktirme sürecine etki etmeyen uygun yerinden yöntemlerle (RHEED, elipsometri, ) denetlenebilir.
Uygulama Alanları
Moleküler ışın epitaksisi, özellikle optoelektronik yapı elemanlarının üretiminde kullanılmaktadır.
Lazer diyotları
Dielektrik Ayna
Kuantum Kaskat Lazer vs..
Ayrıca incefilm fotovoltaik pil üretiminde de bu yöntemden faydalanılmaktadır.
Diğer yandan düzgün bir katman kalınlığı denetimi sayesinde çok küçük ölçülere sahip yapıların gerçekleştirilebilmesi mümkündür. Bu yapılar kuantum olayına dayanan ve herkes için yeni kabul edilebilecek bir takım özelliklere sahiptirler. Bununla birlikte sıklıkla heteroepitaksideki doğal pürüzlülük ya da sınır katmanların içersisindeki kendiliğinden organizasyon özelliğinden faydalanılır.
Özellikle epitaksi yoluyla biriktirilen heteroyapılarda meydana gelen gerilme, kuantum noktalarına, kuantum telciklere, kuantum kuyularına sebep olmaktadır.
Temel araştırmalarda moleküler ışın epitaksisi gerilmiş Si/SiGe biriktirilmesine kullanılır. Bu teknoloji ile gelecekte Si/SiGe içerisinde HEMTS olarak isimlendirilen diğer adıyla MODFETS teknolojisini gerçekleştirmek ve GaAs gibi malzemeler kullanarak maliyetleri düşürmek mümkün olacaktır.
Özel bir moleküler ışın epitaksisi yöntemi de "Allotaksi" dir. Bu yöntem sayesinde monoktristal silisyum içerisinde gömülmüş Kobaldisilisit katmanları üretmek mümkün olabilmektedir.
Buharlaştırma vasıtasıyla atomik seviyede düzenli şekilde sıralanmış organik molekül katmanları elde etmek de mümkündür. Bu yöntem organik moleküler ışın epitaksisi olarak isimlendirilir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder