分子束外延(Molecular?Beam?Epitaxy，簡稱MBE)是制備極薄的單層或多層單晶薄膜的一種技術，它是在超高真空的條件下，把一定比例的構成晶體的各個組分和摻雜原子(分子)以一定的熱運動速度噴射到熱的襯底表面來進行晶體外延生長的技術。它生長的材料是一種與襯底晶格結構有一定對應關系的單晶層。這個單晶層稱為外延層，而把生長外延層的過程叫做外延生長。歷史：1969-1972年間，A．Y．Cho進行了MBE的開創性研究，用MBE生長出了高質量的GaAs薄膜單晶及n型、p型摻雜，制備出了多種半導體器件，而且生長出個GaAs／AIGaAs超晶格材料，從而引起了人們的關注我國于80年代初由半導體所和物理所分別研制出了自己的MBE設備分子束外延設備是一個復雜的系統，它主要涉及如下幾個方面的技術：真空、機械、材料、電子、自動控制、計算機設備：?高真空生長室：源發射爐、襯底夾、加熱器?過程控制系統：閘門、熱電偶、加熱器控制?監測、分析系統：高能電子、衍射儀質譜儀、俄歇分析儀MBE的生長系統?進樣室（裝樣、取樣、對襯底進行低溫除氣）進樣室用于換取樣品，可同時放入多個襯底片。?預處理與表面分析室（襯底預除氣、表面分析XPS、UPS、SIMS、LEED）預備分析室可對襯底片進行除氣處理，通常在這個真空室配置AES、SIMIS、XPS、UPS等分析儀器。???外延生長室是MBE系統中重要的一個真空工作室，配置有分子束源、樣品架、電離記、高能電子衍射儀和四極質譜儀等部件。???監控系統：四極質譜儀-真空度檢測，監測殘余氣體和分子束流的成分；電離計-測量分子束流量；電子衍射儀-觀察晶體表面結構以及生長表面光潔平整度；俄歇譜儀-檢測表面成分、化學計量比和表面沾污等。?MBE的原理：?利用在超高真空（內腔〈10（-10）torr）環境下，加熱（對于cell的控溫精密掌握）材料源蒸鍍其分子，氣體分子在成長腔內的平均自由路徑大于蒸鍍源至基板之間的距離，可視為使蒸鍍物質以分子束依直線行走而直接到達連基板2進行磊晶成長。各源爐前的擋板用來改變外延層的組份和摻雜。根據設定的程序開關擋板、改變爐溫和控制生長時間，就可以生長出不同厚度、不同組份、不同摻雜濃度的外延材料。?MBE生長過程及特點?生長條件苛刻，要在MBE外延生長中取得較好的生長效果，對生長前載入系統的襯底表面平整度要求非常高，需去除表面的有機玷污和某些金屬玷污，同時還要進行晶片表面損傷層的去除和表面拋光。

1.?源蒸發形成具有一定束流密度的分子束并高真空下射向襯底；?分子束從束源爐(Knudsen?effusion?cell)中產生，束源爐溫度由PID或者計算機控制，并通過熱偶提供溫度反饋。分子束流的大小主要由束源爐的溫度決定，其穩定度可達±1％。束流強度由幾何關系推導出，但實際受坩堝的錐度、口徑、液面與爐口的距離等因素影響。?

2.?分子束在襯底上進行外延生長。從生長過程看，MBE有三個基本區域：分子束產生區、各分子束交叉混合區、反應和晶化過程區。?

3.?從源射出的分子束撞擊襯底表面被吸附??RHEED是重要的設備。高能電子槍發射電子束以1-3度掠射到基片表面?

4.?被吸附的分子（原子）在表面遷移、分解?這時候我們可以經過表面晶格衍射在熒光屏上產生的衍射條紋直接反映薄膜的結晶性和表面形貌，衍射強度隨表面的粗糙度發生變化。振蕩反映了薄膜的層狀外延生長和外延生長的單胞層數。?

5.?原子進入晶格位置發生外延生長?可在原子尺度范圍內地控制外延層的厚度、界面平整度和摻雜分布，結合掩膜技術，可以制備具有二維和三維結構的薄膜。可隨意改變外延層的組分和摻雜。?

??多種蒸鍍材料或反應性鍍膜技術：Metal?Cell,?Oxide?Cell,?Liquid?Metal?Cell,?Organic?Cell???各種容量的蒸發源???系統配備石英膜厚計,協助鍍膜監控?為什么要超高真空？

1、避免源爐噴射出的原子在到達襯底之前與環境中的殘余氣體碰撞而受到污染?氣體分子密度n(cm-3)與真空度p(torr)的關系：?

分子的平均自由程：?

2、避免環境中的殘余氣體分子與外延表面碰撞而使外延面受到污染?單位時間、單位面積表面被氣體分子碰撞次數：?分子熱運動平均速度：?真空技術主要包括：?真空的獲得、真空的測量、真空檢漏。