Ein Beispiel für MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) ist das Wachstum von Verbindungshalbleitern unter Verwendung von metallorganischen Verbindungen als Vorläufer in einem Gasphasen-Epitaxieverfahren. Bei dieser Technologie werden organische Verbindungen der Elemente der Gruppen III und II sowie Hydride der Elemente der Gruppen V und VI verwendet, die in der Gasphase thermisch zersetzt werden, um einkristalline Schichten auf einem Substrat abzuscheiden.
Ausführliche Erläuterung:
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Vorläufermaterialien und Prozessaufbau:
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Bei der MOCVD sind die Vorstufen in der Regel metallorganische Verbindungen wie Trimethylindium (TMI) für Elemente der Gruppe III und Arsin (AsH3) für Elemente der Gruppe V. Diese Vorstufen werden in einem Trägergas, in der Regel Wasserstoff, verdampft und in eine Reaktionskammer eingeleitet. Bei der Kammer handelt es sich in der Regel um einen kaltwandigen Quarz- oder Edelstahlaufbau, der bei Atmosphärendruck oder Niederdruck (10-100 Torr) arbeitet. Das Substrat, das sich über einer beheizten Graphitunterlage befindet, wird auf Temperaturen zwischen 500 und 1200 °C gehalten.Epitaxiales Wachstum:
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Die verdampften Vorstufen werden durch das Trägergas in die Wachstumszone über dem erhitzten Substrat transportiert. Hier werden sie thermisch zersetzt, wobei die metallorganischen Verbindungen zerfallen und ihre Metallatome auf dem Substrat abscheiden. Das Ergebnis ist das Wachstum einer dünnen Schicht aus einkristallinem Material. Der Prozess lässt sich sehr gut steuern, so dass die Zusammensetzung, der Dotierungsgrad und die Dicke der abgeschiedenen Schichten genau eingestellt werden können.
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Vorteile und Anwendungen:
MOCVD bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Epitaxieverfahren. Sie ermöglicht rasche Änderungen der Zusammensetzung und der Dotierungskonzentration, was für das Wachstum von Heterostrukturen, Übergittern und Quantenbrunnenmaterialien entscheidend ist. Diese Fähigkeit ist für die Herstellung fortschrittlicher elektronischer Geräte wie LEDs, Solarzellen und Halbleiterlaser unerlässlich. Die Technologie ist außerdem skalierbar und kann für die Herstellung mit hohem Durchsatz verwendet werden, was sie zu einer bevorzugten Methode in der Halbleiterindustrie macht.
Präzision und Kontrolle:
