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Creusets pour MBE
Guide d'information
L'épitaxie par faisceaux moléculaires (MBE) est une technique de dépôt de couches minces sous ultravide (UHV). La MBE est très largement considérée comme la forme de dépôt la plus contrôlable et la plus pure. Elle est actuellement utilisée à la fois en R&D et en production. La plupart des croissances MBE aboutissent à des films minces épitaxiaux de haute qualité.
Dans le cadre d'épitaxie par jet moléculaire, les sources solides de matériau de croissance de haute pureté (5N+) sont placées dans des creusets, généralement en nitrure de bore pyrolytique (PBN).
La céramique PBN (nitrure de bore pyrolytique, BN pyrolytique) est une sorte de céramique avancée, et elle peut être produite avec une puretée de 99,999% par la méthode de formation du dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Le recours au processus de frittage traditionnel par pressage à chaud n'est pas nécessaire. La céramique PBN a une excellente inertie chimique, une grande pureté, un faible dégazage, une stabilité thermique, ainsi que des caractéristiques non mouillantes et une longue durée de vie.
Ces creusets sont chauffés aux températures d'évaporation nécessaires à l'évaporation du matériau utilisé, ce qui provoque un flux de vapeur à l'origine du matériau évaporé en direction du substrat sur lequel le dépôt doit être réalisé. Des obturateurs mécaniques ou pneumatiques sont placés juste au dessus des creusets, ce qui permet un contrôle précis et soudain du processus de dépôt.
Les creusets en PBN sont idéals pour la MBE (molecular beam epitaxy). Ils permettent une excellente uniformité du flux sur la surface traitée durant tout le traitement. Ils sont conçus pour les fusions liquides des métaux du groupe 3, à savoir le gallium, l'indium et l'aluminium par exemple.
Ces creusets sont constitués de deux éléments :
- l'élément conique permet l'augmentation de l'impédance thermique entre la surface de la masse fondue et l'intérieur du système MBE, ce qui permet de réduire le flux transitoire et ainsi de favoriser l'uniformité du faisceau moléculaire sur la zone traitée pendant la durée de fonctionnement.
- l'élément extérieur contient la masse fondue, il est typiquement cylindrique et sa capacité maximale doit-être compatible avec l'intérieur du four. L'élément intérieur a une configuration conique avec une petite ouverture au fond ce qui permet une formation optimale du faisceau moléculaire.
La purété des matériaux évaporés et l'environnement sous ultravide (les pressions de base en MBE sont généralement de 1 x 10-10 mbar ou moins) entraine un dépôt du matériau évaporé d'une extrême pureté. A l'aide d'un contrôle précis de la température du substrat, il est possible d'obtenir un véritable dépôt atome par atome.
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