ما هو النمو الفوقي؟

النمو الفوقي عبارة عن تقنية تعمل على تنمية طبقة بلورية واحدة على ركيزة بلورية واحدة (الركيزة) بنفس الاتجاه البلوري للركيزة، كما لو كانت البلورة الأصلية قد امتدت إلى الخارج. يمكن أن تختلف هذه الطبقة البلورية المفردة المزروعة حديثًا عن الركيزة من حيث نوع التوصيل والمقاومة وما إلى ذلك، ويمكن أن تنمو بلورات مفردة متعددة الطبقات بسماكات مختلفة ومتطلبات مختلفة، وبالتالي تحسين مرونة تصميم الجهاز وأداء الجهاز بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم العملية الفوقي أيضًا على نطاق واسع في تقنية عزل الوصلات PN في الدوائر المتكاملة وفي تحسين جودة المواد في الدوائر المتكاملة واسعة النطاق.

يعتمد تصنيف النفوق بشكل أساسي على التركيبات الكيميائية المختلفة للطبقة السفلية والفوقية وطرق النمو المختلفة.
وفقًا للتركيبات الكيميائية المختلفة، يمكن تقسيم النمو الفوقي إلى نوعين:

1. متماثل الفوقي: في هذه الحالة، الطبقة الفوقية لها نفس التركيب الكيميائي للركيزة. على سبيل المثال، يتم زراعة طبقات السيليكون الفوقي مباشرة على ركائز السيليكون.

2. التغاير الفوقي: هنا يختلف التركيب الكيميائي للطبقة الفوقي عن تركيب الركيزة. على سبيل المثال، يتم زراعة طبقة فوقية من نيتريد الغاليوم على ركيزة من الياقوت.

وفقًا لطرق النمو المختلفة، يمكن أيضًا تقسيم تكنولوجيا النمو الفوقي إلى أنواع مختلفة:

1. تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE): هذه تقنية لتنمية الأغشية الرقيقة البلورية المفردة على ركائز بلورية مفردة، ويتم تحقيق ذلك من خلال التحكم الدقيق في معدل تدفق الشعاع الجزيئي وكثافة الشعاع في فراغ عالي للغاية.

2. ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD): تستخدم هذه التقنية المركبات المعدنية العضوية وكواشف الطور الغازي لإجراء تفاعلات كيميائية عند درجات حرارة عالية لتوليد مواد الأغشية الرقيقة المطلوبة. لديها تطبيقات واسعة في تحضير مواد وأجهزة أشباه الموصلات المركبة.

3. تنضيد الطور السائل (LPE): عن طريق إضافة مادة سائلة إلى ركيزة بلورية واحدة وإجراء المعالجة الحرارية عند درجة حرارة معينة، تتبلور المادة السائلة لتشكل فيلمًا بلوريًا واحدًا. تكون الأفلام التي يتم تحضيرها بواسطة هذه التقنية مطابقة للشبكة مع الركيزة وغالبًا ما تستخدم لتحضير مواد وأجهزة أشباه الموصلات المركبة.

4. تنضيد الطور البخاري (VPE): تستخدم المواد المتفاعلة الغازية لإجراء تفاعلات كيميائية عند درجات حرارة عالية لتوليد مواد الأغشية الرقيقة المطلوبة. هذه التقنية مناسبة لتحضير أغشية بلورية مفردة ذات مساحة كبيرة وعالية الجودة، وهي متميزة بشكل خاص في تحضير المواد والأجهزة شبه الموصلة المركبة.

5. تنضيد الشعاع الكيميائي (CBE): تستخدم هذه التقنية حزمًا كيميائية لإنتاج أغشية بلورية مفردة على ركائز بلورية مفردة، ويتم تحقيق ذلك من خلال التحكم الدقيق في معدل تدفق الشعاع الكيميائي وكثافة الشعاع. لديها تطبيقات واسعة في تحضير الأغشية الرقيقة ذات الكريستال الأحادي عالي الجودة.

6. تنضيد الطبقة الذرية (ALE): باستخدام تقنية ترسيب الطبقة الذرية، يتم ترسيب مواد الأغشية الرقيقة المطلوبة طبقة بعد طبقة على ركيزة بلورية واحدة. يمكن لهذه التقنية تحضير أغشية بلورية مفردة ذات مساحة كبيرة وعالية الجودة وغالبًا ما تُستخدم لتحضير مواد وأجهزة شبه موصلة مركبة.

7. تنضيد الجدار الساخن (HWE): من خلال التسخين بدرجة حرارة عالية، يتم ترسيب المواد المتفاعلة الغازية على ركيزة بلورية واحدة لتكوين فيلم بلوري واحد. هذه التقنية مناسبة أيضًا لتحضير أغشية بلورية مفردة ذات مساحة كبيرة وعالية الجودة، وتستخدم بشكل خاص في تحضير المواد والأجهزة شبه الموصلة المركبة.