الطريقة

تجري عملية تقيل الحزمة الجزيئية في وسط عالي تخلية التفريغ ، والذي يمكن أن بصل إلى قيم عالية جداً (UHV) تصل إلى 10−8 باسكال (وحدة) باسكال . من الأمور المهمة في هذه العملية أن يكون معدّل الترسيب، والذي يبلغ بشكل نمطي حوالي 3000 نانومتر في الساعة، مما يسمح للغشاء الرقيق أن ينمو بشكل تقيل فوقي . من أجل الحصول على طبقات خالية من الشوائب يجب الانتباه إلى استخدام تفريغ مناسب، بالإضافة إلى تجنب استخدام غازات حاملة. في عملية تقيل الحزمة الجزيئية ذات المصدر الصلب، تسخّن العناصر الكيميائية مثل غاليوم الغاليوم أو زرنيخ الزرنيخ ، والتي يجب أن تكون نقية جداً، وذلك في خلايا تدفق الغازات تدفّق تدعى خلايا كنودسن Knudsen cells، حتى تبدأ تسامي بالتسامي بشكل بطيء. يتكاثف العنصر الغازي بعد ذلك على رقاقة الرقاقة (الويفر)، حيث يمكن أن يحدث تفاعل فيما بينهما. على سبيل المثال، في حال استخدام الغاليوم والزرنيخ تتشكّل بلورة أحادية من زرنيخيد غاليوم ثلاثي زرنيخيد الغاليوم GaAs. تأتي تسمية حزمة من أن الذرات المتبخرة لا يحدث بينها أي تأثير متبادل حتى تصل إلى الرقاقة، وذلك نتيجة طول مسار حر وسطي المسار الحر الوسطي للذرّات. أثناء العملية، تستخدم تقنية حيود الإلكترونات عالية الطاقة الانعكاسي (RHEED) من أجل مراقبة نمو طبقات البلورة، كما يتم التحكم بالأفران بواسطة الكمبيوتر، مما يسمح بالتحكم بسمك الطبقة. في الأنظمة التي يكون هناك حاجة فيها إلى التبريد، يلجأ إلى استخدام مضخة تبريد من أجل تخفيض درجة حرارة الوسط المفرّغ إلى درجات حرارة قريبة من 77 كلفن ، وذلك باستخدام نيتروجين سائل النتروجين السائل .

التطبيقات

إن استخدام تقنية تقيل الحزمة الجزيئية أدّى إلى التمكّن من تطوير بنى تكون فيها الإلكترونات محتجزة ضمن فراغ معيّن، وذلك فيما يسمّى بئر الكم أو نقطة كمومية النقطة الكمومية . إن الطبقات الناتجة عن هذه التقنية تستخدم في أجهزة شبه موصل أشباه الموصلات المتعددة، بما فيها ليزر أشباه الموصلات و صمام ثنائي باعث للضوء الصمامات الثنائية الباعثة للضوء . تستخدم تقنية تقيل الحزمة الجزيئية أيضاً من أجل ترسيب بعض أتواع شبه موصل عضوي شبه الموصلات العضوية . في هذه الحالة يجري تبخير وترسيب جزيء الجزيئات بدل الذرّات على الرقاقة. مؤخراً استخدمت تقنية MBE من أجل ترسيب بعض أكسيد الأكاسيد من أجل تطبيقات إلكترونية ومغناطيسية وبصرية متقدمة، جرى فيها بعض التحويرات على التقنية بإضافة مصادر أكسجين.J. Cheng, V.K. Lazarov, et al, J. of Vacuum Science & Technology B, 27, 148( ). Molecular-beam epitaxy syst at LAAS 0514 تصغير جهاز تقيّل الحزمة الجزيئية تقيّل الحزمة الجزيئية (يرمز لها اختصاراً MBE من Molecular beam epitaxy) عبارة عن طريقة تقنية تستخدم من أجل إجراء عملية تقيل وذلك بإضافة غشاء رقيق من بلورة أحادية . تسمّى هذه الطريقة أيضاً باسم تناضد الشعاع الجزيئي، وهي إحدى طرق ترسيب فيزيائي للبخار الترسيب الفيزيائي للبخار . تستخدم هذه التقنية بشكل واسع في تصنيع مقحل المقاحل في مجال شبه موصل أشباه الموصلات . اخترعت هذه التقنية من قبل آرثر Arthur و تشو Cho في أواخر الستينات وذلك في مختبرات بل . Cite journal doi 10.1016/0079-6786(75)90005-9 last1 Cho first1 A. Y. last2 Arthur first2 J. R. last3 Jr first3 year 1975 Molecular beam epitaxy url journal Prog. Solid State Ch . volume 10 issue pages 157–192