MOCVD 技术在光电薄膜中的应用

导读

: MOCVD 技术在半导体材料和器件及薄膜制备方面取得了巨大的成功。尽管如此，

MOCVD 仍是一种发展中的半导体超精细加工技术，MOCVD 技术的进一步发展将会给微
电子技术和光电子技术带来更广阔的前景。

一、引言
近年来，随着半导体工业的发展以及高速光电信息时代的来临，

LPE、VPE 等技术在半

导体业生产中的作用越来越小

;MBE 与 MOCVD 技术相比，由于其设备复杂、价格更昂贵，

生长速度慢，且不适

pC-长含有高蒸汽压元素(如 P)的化合物单晶，不宜于工业生产。而金

属有机物化学气相淀积

(MOCVD)，1968 年由美国洛克威公司的 Manasevit 等人提出制备化

台物单晶薄膜的一项新技术

;到 80 年代初得以实用化。经过近 20 年的飞速发展，成为目前

半导体化台物材料制备的关键技术之一。广泛应用于包括半导体器件、光学器件、气敏元件、
超导薄膜材料、铁电

/铁磁薄膜、高介电材料等多种薄膜材料的制备。

二、

MOCVD 的主要技术特点

国内外所制造的

MOCVD 设备，大多采用气态源的输送方式，进行薄膜的制备。气态

源

MOCVD 设备，将 MO 源以气态的方式输送到反应室，输送管道里输送的是气体，对送

入反应室的

MO 源流量也以控制气体流量来进行控制。因此，它对 MO 源先体提出应具备蒸

气压高、热稳定性佳的要求。用气态源

MOCVD 法沉积一些功能金属氧化物薄膜，要求所选

用的金属有机物应在高的蒸气压下具有高的分子稳定性，以避免输送过程中的分解。然而，
由于一些功能金属氧化物的组分复杂，元素难以合成出气态

MO 源和有较高蒸气压的液态

MO 源物质，而蒸气压低、热稳定性差的 MO 源先体，不可能通过鼓泡器(bubbler)由载气气
体输运到反应室。

然而采用液态源输送的方法，是目前国内外研究的重要方向。采用将液态源送入汽化室

得到气态源物质，再经过流量控制送入反应室，或者直接向反应室注入液态先体，在反应
室内汽化、沉积。这种方式的优点是简化了源输送方式，对源材料的要求降低，便于实现多
种薄膜的交替沉积以获得超品格结构等。

三、

MOCVD 技术的优缺点

MOCVD 技术在薄膜晶体生长中具有独特优势：
1、能在较低的温度下制备高纯度的薄膜材料，减少了材料的热缺陷和本征杂质含量;
2、能达到原子级精度控制薄膜的厚度;
3、采用质量流量计易于控制化合物的组分和掺杂量;
4、通过气源的快速无死区切换，可灵活改变反应物的种类或比例，达到薄膜生长界面

成份突变。实现界面陡峭

;

5、能大面积、均匀、高重复性地完成薄膜生长。适用于工业化生产;
正是

MOCVD 这些优势(与 MBE 技术一起)。使化合物单晶薄膜的生长向结构区域选择

的微细化，组分多元化和膜厚的超薄化方向发展，推进着各种异质结材料应运而生，实现
了生长出的半导体化合物材料表面平滑、掺杂均匀、界面陡峭、晶格完整、尺寸精确，满足了