목차
1장 분자선 에피택시 ... 1
1.1 에피택시(epitaxy) ... 1
1.2 분자선 에피택시 ... 2
1.3 분자선 에피택시의 특징 ... 3
1.4 분자선 에피택시를 적용하고 있는 물질·재료 ... 5
1.5 분자선 에피택시 초기의 발전과정 ... 6
1.6 분자선 에피택시 기술전개 7
1.7 성장과정 연구의 진전 ... 11
1.8 분자선 에피택시 실용화 ... 12
1.9 분자선 에피택시의 장래 전망 ... 13
1편 MBE의 기초
2장 고체 소스 MBE ... 15
2.1 고체소스 MBE 장치 ... 15
2.1.1 고체 소스 MBE의 원리와 특색 ... 15
2.1.2 MBE 시스템의 구성과 기능 ... 17
2.2 RHEED 진동 ... 23
2.3 MBE의 성장과정 ... 25
2.3.1 미경사면 위의 MBE 성장과정 ... 26
2.3.2 단차(段車) 기판 위의 MBE 성장과정 ... 40
3장 가스 소스 MBE ... 45
3.1 서론 ... 45
3.2 가스 소스 MBE 장치 ... 47
3.2.1 가스 소스 MBE 장치의 구성 ... 47
3.2.2 가스 소스(소스 재료) ... 48
3.2.3 가스 제어계 ... 48
3.2.4 가스 셀(Gas cell) ... 51
3.2.5 성장실과 배기계 ... 53
3.2.6 폐 가스 처리계 ... 54
3.3 Ⅲ-Ⅴ족 반도체의 GSMBE의 성장과정 ... 54
3.4 Ⅲ-Ⅴ족 반도체의 MOMBE(CBE)의 성장과정 ... 56
3.4.1 MOMBE 성장기구 ... 56
3.4.2 Ⅲ-Ⅴ족 MOMBE에서의 조성제어 ... 65
3.4.3 Ⅲ-Ⅴ족 MOMBE의 선택성장 ... 68
3.4.4 유기금속 화합물과 성장층의 품질 ... 73
3.4.5 Ⅲ-Ⅴ MOMBE에서의 n형, p형 도핑(doping) ... 74
3.4.6 레이저 조사 MOMBE ... 76
3.5 Ⅳ족 반도체의 GSMBE 성장과정 ... 77
3.5.1 Si GSMBE의 성장기구 ... 78
3.5.2 Si GSMBE에서의 선택성장 ... 81
3.6 결론 ... 82
4장 MBE에 대한 즉석 계측 ... 84
4.1 서론 ... 84
4.2 즉석 계측 기술의 종류 ... 85
4.3 기판 주변의 즉석 계측 기술 ... 87
4.3.1 잔류 가스 분석 ... 88
4.3.2 분자선 강도의 계측 ... 89
4.3.3 기판온도 측정 ... 94
4.4 성장제어·감시를 위한 즉석 계측기술 ... 97
4.4.1 반사 고에너지 전자회절법(RHEED) ... 97
4.4.2 광학적 계측법(RDS, SPA) ... 104
4.5 성장 표면 관찰용 즉석 계측기술 ... 115
4.5.1 저에너지 이온 산란분광법(CAICISS, LEIS) ... 115
4.5.2 전자현미경(SREM, SEM) ... 119
4.6 간접적 즉석 계측기술 ... 122
4.6.1 광전자분광(XPS, UPS), 오거 전자분광(AES) ... 122
4.6.2 주사 터널 현미경(STM) ... 126
4.7 결론 ... 130
2편 각종 재료의 MBE
5장 Si계 MBE ... 131
5.1 서론 ... 131
5.2 MBE 장치 ... 132
5.2.1 고체 소스 MBE장치 ... 132
5.2.2 이온화 도핑 장치 ... 133
5.2.3 가스 소스 MBE장치 ... 135
5.3 기판 클리닝 ... 135
5.3.1 가열 증발법 ... 135
5.3.2 Si 비임 조사법 ... 137
5.3.3 Ga 비임 조사법 ... 137
5.3.4 Si 예비 퇴적법 ... 137
5.3.5 이온 비임 스퍼터(sputter)법 ... 138
5.3.6 고온 플래쉬(flash)법 ... 138
5.3.7 H 종단화법 ... 138
5.4 호모 에피택셜 성장 ... 139
5.4.1 결정 성장기구 ... 139
5.4.2 성장막 속의 불순물과 결함 ... 142
5.4.3 도핑 ... 143
5.4.4 가스 소스 MBE법 ... 150
5.5 헤테로 에피택셜 성장 ... 151
5.5.2 금속/si / Si ... 157
5.5.3 절연물/si ... 158
5.5.4 GaAs/si / Si ... 159
5.5.5 그 밖의 헤테로 에피택셜 성장 ... 160
5.6 디바이스 응용 ... 161
5.6.1 호모 접합 디바이스 ... 161
5.6.2 헤테로 접합 디바이스 ... 162
5.7 결론 ... 165
6장 Ⅲ-Ⅴ족 화합물반도체의 MBE ... 166
6.1 서론 ... 166
6.2 GaAs ... 167
6.3 AlGaAs ... 168
6.4 가스 소스 MBE 성장 AlGaAs와 n형 도핑 ... 170
6.5 선택 도핑 GaAs / N - AlGaAs 싱글 헤테로 구조 ... 175
6.6 InP ... 177
6.7 InGaAs ... 179
6.8 GaAs와 InGaAS로의 카본(C) 도핑 ... 182
6.9 카본 도핑의 HBT 응용 ... 189
7장 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체의 MBE ... 194
7.1 MBE에 의한 Ⅱ-Ⅵ족 화합물반도체 재료개발의 경위 ... 194
7.2 Ⅱ-Ⅵ족 화합물반도체의 기본성질 ... 195
7.2.1 일반적인 성질 ... 195
7.2.2 밴드 오프셋 ... 197
7.2.3 불순물 준위 ... 199
7.3 고체 소스 MBE와 에피택셜 막 평가 ... 200
7.3.1 고체 소스 MBE 성장 ... 200
7.3.2 MBE 성장과정의 RHEED 관찰 ... 202
7.3.3 언도핑 막 평가 ... 208
7.3.4 불순물 도핑 ... 214
7.4 가스 소스 MBE와 에피택셜 막 평가 ... 224
7.4.1 가스 소스 MBE 성장 ... 224
7.4.2 RHEED에 의한 성장제어 ... 226
7.4.3 불순물 도핑과 에피택셜 막 평가 ... 228
7.5 에피택셜 막의 격자변형 ... 229
7.5.1 격자 변형과 완화 ... 230
7.5.2 2차원 응력의 에너지대 구조의 변화 ... 231
7.6 반도체 레이저 ... 235
8장 금속·반금속·자성체의 MBE ... 238
8.1 서론 ... 238
8.2 금속 실리사이드 / Si계의 MBE ... 239
8.2.1 Si 기관 위 실리사이드의 MBE 성장 ... 239
8.2.2 Si / 실리사이드 ... 243
8.3 GaAs 기판 위 금속간 화합물의 MBE ... 245
8.3.1 왜 금속간 화합물인가 ... 245
8.3.2 CaCl형 금속간 화합물 ... 247
8.3.3 NaCl형 금속간 화합물 ... 253
8.4 반도체 기판 위의 에피택셜 강자성체 박막의 MBE ... 258
8.4.1 왜 반도체 위의 에피택셜 강자성체 박막인가 ... 258
8.4.2 에피택셜 MnGa 및 MnAl 수직작화 박막 ... 260
8.4.3 금속간 화합물의 다층구조·초격자 ... 264
3편 MBE 응용
9장 전자 디바이스 응용 ... 271
9.1 서론 ... 271
9.2 HEMT 동작원리와 디바이스 물리 ... 272
9.2.1 기본구조와 동작원리 ... 272
9.2.2 디바이스 물리 ... 275
9.3 서브미크론 HEMT 특성과 설계성 ... 277
9.3.1 서브미크론화와 고속성 ... 277
9.3.2 스켈링과 제어성 ... 279
9.3.3 스위칭 특성과 설계성 ... 280
9.3.4 초저전력화 기술 ... 282
9.4 나노 스트럭처와 고균일 LSI 공정기술 ... 284
9.4.1 셀프 얼라인먼트 프로세서와 고균일 제어 ... 284
9.4.2 헤테로 접합 에피택시 결정성장 기술 ... 285
9.5 HEMT LSI 성능 ... 287
9.5.1 논리 LSI ... 287
9.5.2 기억 LSI ... 288
9.6 고속 시스템의 응용 ... 291
9.6.1 HEMT 버스드라이버 논리 LSI ... 291
9.6.2 HEMT ATM 스위치 LSI ... 292
9.7 미래의 과제와 전망 ... 294
10장 광 디바이스 응용 ... 295
10.1 서론 ... 295
10.2 모델 규범제어에 의한 온도제어 ... 296
10.2.1 온도제어 시스템 ... 296
10.2.2 모델 규범제어 ... 297
10.2.3 규범 모델 결정방법과 제어방식 ... 301
10.2.4 온도응답 비교 ... 303
10.3 모델 규범제어에 의한 조성경사혼정을 이용한 광디바이스 ... 306
10.3.1 모델 규범제어에 의한 조성경사혼정의 적용범위 ... 306
10.3.2 GRIN - SCH 레이저 ... 307
10.3.3 헤테로 접합 바이폴러 트랜지스터 구조 캐리어 주입형광 변조기 ... 307
10.4 단주기 초격자열에 의한 조성 경사를 사용한 광 디바이스 ... 310
10.4.1 양자 웰에 대한 여기자 효과 ... 310
10.4.2 경사 포텐셜 양자 웰 ... 313
10.4.3 포물선형 포텐셜 양자 웰 ... 317
10.4.4 적층 방향성 결합기형 광 변조기 ... 320
10.5 결론 ... 324
11장 양자 디바이스 응용 ... 325
11.1 서론 ... 325
11.2 초고이동도 변조 도핑 구조개발 ... 326
11.2.1 MBE법에 의한 제작과 전도특성 ... 326
11.2.2 역방향 변조 도핑 구조의 고이동도화 ... 330
11.3 초고이동도 변조 도핑 구조중의 전자 벌리스틱 전도 ... 331
11.3.1 2차원 전자의 장거리 벌리스틱 전도 ... 331
11.3.2 벌리스틱(ballistic) 전자제어 ... 334
11.3.3 벌리스틱(ballistic) 세선 개발 ... 338
11.4 터널 효과의 다비이스 응용 ... 340
11.4.1 공명 터널 다이오드 ... 340
11.4.2 터널 효과를 이용한 트랜지스터 ... 344
11.4.3 가로형 공명 터널 구조 트랜지스터 ... 348
11.5 양자세선, 양자 도트 터널 효과 ... 349
11.5.1 0, 1차원계의 터널 특성 ... 349
11.5.2 양자 도트·세선 터널 다이오드 ... 350
11.5.3 단일전자 터널 효과 ... 352
11.6 양자 간섭 효과의 디바이스 응용 ... 353
11.6.1 변조 도핑 헤테로 구조중의 전자 코히렌스 길이와 양자 간섭 ... 354
11.6.2 전자파 간섭계 ... 354
11.7 결론 ... 357
참고문헌 ... 358
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