期刊
真空科学与技术学报
标题
MBE/MOCVD专题
摘要
半导体在集成电路、消费电子、移动通信、固态照明、绿色能源、医疗卫生、国防军工等重大领域及人工智能、量子信息、物联网、大数据、云计算等新兴领域应用广泛。半导体行业是国民经济的支柱产业之一，已被列为国家战略性新兴产业。全球半导体市场年产值已接近万亿美元。不断增长的市场需求对半导体器件的性能、功能、能耗、尺寸、稳定性、可靠性、集成度、良率、成本和产量等提出了更高的要求。半导体材料的外延是器件制备的基础所在，也是器件实用化的关键环节。为满足高能效半导体器件的研发需求，半导体材料的外延必须实现晶体质量、位错密度、缺陷密度、应力状态、掺杂浓度、微观结构、化学组成等的精准调控。基于此，金属有机物化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）已成为化合物半导体材料及其器件结构的主流外延技术。
MOCVD 是由美国洛克威公司的 Manasevit 等人在气相外延生长的基础上于 1968 年提出的一种生长单晶薄膜的新技术。自 21 世纪初，MOCVD 技术飞速发展，目前已成为化合物半导体材料制备的关键技术之一，被广泛应用于发光二极管（LED）、激光器（LD）等光电器件和高电子迁移率晶体管（HEMT）、场效应晶体管（FET）等电子器件的研发，大力推动了半导体产业的高质量发展。
MBE 是由美国贝尔实验室在真空蒸发沉积的基础上于 20 世纪 60 年代研发的单晶薄膜生长技术。1971 年美国贝尔实验室的卓以和（A. Y. Cho）采用 MBE 技术实现了 IBM 实验室的江崎（L. Esaki）和朱兆祥（R. Tsu）提出的超晶格结构生长。自此，MBE 技术被广泛应用于量子阱、超晶格和低维结构的生长，并研制出量子级联激光器、红外探测器、单光子源等重要器件。
真空技术是 MOCVD 和 MBE 外延技术形成并逐渐成熟的基础。其中，MOCVD 技术通过真空系统控制反应腔室的气体压力，调节反应气体的流动状态，以保证沉积过程的正确性、稳定性、均匀性和可重复性；MBE 技术则是在超高真空条件下，将构成材料所需的分子（或原子）束喷射到衬底上进行外延，其背景真空度能达到10-10Pa，大幅度降低了杂质原子的并入，并显著提升了量子结构的界面控制能力。近年来，真空技术的发展大力推动了 MOCVD和 MBE 技术的改进与完善，促使其成为半导体行业材料外延的核心技术。
在此背景下，本期特刊收集了化合物半导体领域采用 MOCVD 和 MBE 技术生长高质量材料和研制高性能器件的最新成果和发现，展示了 MOCVD、MBE 技术应用于材料生长和器件研制领域的发展现状和未来趋势。
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