Molecular beam epitaxy中文稱為「分子束外延」,簡稱MBE。該技術於20世紀70年代左右有較大的發展,作為一種外延生長單晶薄膜技術,分子束外延鍍膜設備是基於真空蒸發鍍膜工藝衍生而來的。 對於分子束外延的研究是在1969年進行的,主要是在美國、日本、英國等國家進行的研究。我國則相對較晚些,大約是在20世紀70年代中開始投入研究此技術。現如今分子束外延設備已經越來越完善,自一開始簡單地作為實驗設備,發展到現在具有多種功能(如絕緣層、半導體、電子元件等鍍膜)的產品。
MBE是一種於真空環境中,晶體內的成分和摻雜分子(原子)再按照一定比例加以一定的熱運動速度噴塗到熱基材上而使晶體外延生長成膜。MBE比之其他氣相和液相外延方法具有以下優點:
1、觀察單晶薄膜的生長過程可在同一體系中原位進行,並分析晶體生長機理的同時避免空氣汙染的影響。
2、控制鍍膜生長層的厚度、成分和雜質主要分布可在生長過程中同時精確地進行,生長膜表面和界面具備原子級的平整度,與相關技術相結合可以生長出二維、三維圖形結構。
3、生長溫度低,例如Si可在500°C生長、GaAs可在500-600°C生長等。
4、生長速度緩,MBE生長速度為1μm/h-10μm/h,可生長出平整、超薄膜層。
5、作為一種乾式工藝,它由於是超高真空下進行,因而混入的殘餘氣從之類的雜質更少,所以其表面可保持清潔。
所以我們可以利用這些優點來發展這一項新鍍膜技術。總的來說,廣東振華分子束外延鍍膜設備的綜合性強、難度較大,因為它涉及到了超高真空、精密機械加工、能譜、微弱信號通過檢測、電子信息光學等現代技術領域。它的研究應用範圍現如今已經廣泛地涉及到半導體材料、超薄膜層、絕緣和超導材料等。