对 MBE 的介绍MBE（Molecular Beam Epitaxy）又叫分子束外延它是一种新的晶体生长技 术，简记为 MBE其方法是将半导体衬底放置在超高真空腔体中，和将需要生 长的单晶物质按元素的不同分别放在喷射炉中（也在腔体内）由分别加热到相 应温度的各元素喷射出的分子流能在上述衬底上生长出极薄的（可薄至单原子层 水平）单晶体和几种物质交替的超晶格结构分子束外延主要研究的是不同结构 或不同材料的晶体和超晶格的生长该法生长温度低， 能严格控制外延层的层厚 组分和掺杂MBE 的典型特点可以分为以下五点： （1）从源炉喷出的分子 （原子）以“分 子束”流形式直线到达衬底表面 通过石英晶体膜厚仪监测， 可严格控制生长速 率 （2）分子束外延的生长速率较慢，大约0.01~1nm/s可实现单原子（分子） 层外延，具有极好的膜厚可控性 （3）通过调节束源和衬底之间的挡板的开闭， 可严格控制膜的成分和杂质浓度， 也可实现选择性外延生长4） 非热平衡生长， 衬底温度可低于平衡态温度，实现低温生长，可有效减少互扩散和自掺杂5） 配合反射高能电子衍射（ RHEED）等装置，可实现原位观察、实时监测浓度， 但系统复杂，生长速度慢，生长面积也受到一定限制。
生长速率比较慢，既是 MBE 的一个优点，同时也是它的不足，不适于厚膜生长和大量生产分子束外延是 50 年代用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来的随 着超高真空技术的发展而日趋完善， 由于分子束外延技术的发展开拓了一系列崭 新的超晶格器件， 扩展了半导体科学的新领域， 进一步说明了半导体材料的发展 对半导体物理和半导体器件的影响 分子束外延的优点就是能够制备超薄层的半 导体材料； 外延材料表面形貌好， 而且面积较大均匀性较好； 可以制成不同掺杂 剂或不同成份的多层结构； 外延生长的温度较低， 有利于提高外延层的纯度和完 整性；利用各种元素的粘附系数的差别，可制成化学配比较好的化合物半导体薄 膜其相关技术有晶体生长技术； 化学束外延； 半导体材料技术等技术 分子束 外延作为已经成熟的技术早已应用到了微波器件和光电器件的制作中但由于分 子束外延设备昂贵而且真空度要求很高，所以要获得超高真空以及避免蒸发器中 的杂质污染需要大量的液氮，因而提高了日常维持的费用MBE 液氮传输系统该系统是工艺很复杂的系统， 它需要运行在超高真空环境下 系统的冷屏需 要液氮来冷却， 冷屏的容积要足够大， 这有助于提高真空的泵取速度并在真空腔 室内达到更好的真空水平。
做为欧洲最大的低温工艺制造商之一DeMaCo 可以向 用户提供标准组件的用于相关系统的液氮供给系统液氮供给系统的特别设计可 以使用户的生产能力最优化，液氮的供应完全自动化MBE 能对半导体异质结进行选择掺杂，大大扩展了掺杂半导体所能达到的 性能和现象的范围 调制掺杂技术使结构设计更灵活 但同样对与控制、 平滑度、 稳定性和纯度有关的晶体生长参数提出了严格的要求，如何控制晶体生长参数是 应解决的技术问题之一MEE 技术自 1986 年问世以来有了较大的发展，但在生长III-V 族化合物超 薄层时，常规 MBE 技术存在两个问题： 1.生长异质结时，由于大量的原子台阶， 其界面呈原子级粗糙， 因而导致器件的性能恶化 ;2.由于生长温度高而不能形成边 缘陡峭的杂质分布，导致杂质原子的再分布（尤其是p 型杂质） 其关键性的问 题是控制镓和砷的束流强度，否则都会影响表面的质量这也是技术难点之一在国外来看从硒整流器诞生以来， 真空淀积已广泛应用于半导体薄膜器件的 制备上从 40 年代起，蒸发铅和锡的硫化物薄膜被广泛研究，直到 1964 年以前 还没有实现优质的外延 1964年 Schoolar和 Zemel用泻流盒产生的分子束在NaCl 上外延生长出 PbS薄膜。
这也许是现代MBE 技术的前奏直到70 年代初期真 空设备商品化以后， MBE 才得到广泛应用 MBE 基本上是真空淀积的一种复杂 变种，其复杂程度取决于各个研究工作想要达到的目标因为是真空淀积， MBE 的生长主要由分子束和晶体表面的反应动力学所控制，它同液相外延（LPE）和 化学汽相淀积（ CVD）等其他技术不同，后两者是在接近于热力学平衡条件下 进行的而 MBE 是在超高真空环境中进行的，如果配备必需的仪器，就能用许 多测试技术对外延生长作在位或原位质量评估分子束外延的重要阶段性成果就是掺杂超晶格和应变层结构的出现掺杂超 晶格是一种周期性掺杂的半导体结构通过周期性掺杂的方法来调制半导体的能 带结构掺杂超晶格的有效制备方法是掺杂技术，该技术就是定义在一个原子平 面上进行掺杂 在衬底材料生长停止的条件下，生长一个单原子层的掺杂剂，这 个单原子层的杂质通过高温工艺或分凝便形成一个掺杂区，因而界面非常陡峭， 二维电子气的浓度和迁移率都增大用MBE 技术，在外延层晶格失配小于某一 临界条件下， 生长出高质量外延层， 这种结构为应变层结构 应变层结构的出现 丰富了异质结结构的种类 因为晶格常数匹配的半导体材料很有限，而应变层结 构可使晶格常数相关较大的半导体进行组合，使两种材料都充分发挥各自的优 点。
应变层结构具有晶格匹配结构的所有优点，可制作量子霍尔器件随着 MBE 技术的发展，出现了迁移增强外延技术（MEE）和气源分子束外 延（GS-MEE）技术 MEE 技术自 1986 年问世以来有了较大的发展它是改进 型的 MBE在砷化镓的 MBE 过程中，使镓原子到达表面后不立即直接与砷原子 发生表面反应生长砷化镓层， 而是使镓原子在衬底表面具有较长的距离，达到表 面台阶处成核生长它在很低的温度下（200度）也能生长出高质量的外延层，关键性的问题是控制镓和砷的束流强度，否则会影响表面的质量 近年来出现了 气源迁移增强外延， 为硅基低维材料的制作开辟了新的工艺研究方向气源 MBE 技术的发展是为了解决砷和磷束流强度比率难以控制的问题其特点是继续采用 固态 IV 族元素和杂质源， 再用砷烷和磷烷作为V 族元素源，从而解决了用 MBE 方法生长 InP 系的主要困难MBE 作为一种高级真空蒸发形式，因其在材料化学组分和生长速率控制等 方面的优越性，非常适合于各种化合物半导体及其合金材料的同质结和异质结外 延生长，并在技术半导体场效应晶体管（MESFET） 、高电子迁移率晶体管 （HEMT） 、异质结构场效应晶体管 (HFET)、异质结双极晶体管（ HBT）等微波、 毫米波器件及电路和光电器件制备中发挥了重要作用。
近几年来，随着器件性能 要求的不断提高，器件设计正向尺寸微型化、结构新颖化、空间低维化、能量量 子化方向发展 MBE 作为不可缺少的工艺和手段，正在二维电子气（2DEG） 、 多量子阱（ QW）和量子线、量子点等到新型结构研究中建立奇功MBE 的未来 发展趋势就是进一步发展和完善MEE 和 GS-MBE目前世界上有许多国家和地区都在研究MBE 技术，包括美国、 日本、英国、 法国、 德国和我国台湾具体的研究机构有日本的东京工学院电学与电子工程系， 日本东京大学，日本理化研究所半导体实验室，日本日立公司，日本NTT 光电 实验室，美国佛罗里达大学材料科学与工程系，美国休斯顿大学真空外延中心， 英国利沃浦大学材料科学与工程系，英国牛津大学物理和理化实验室，牛津大学 无机化学实验室，德国薄膜和离子技术研究所，德国University of Ulm 的半导体 物理实验室，德国西门子公司，南朝鲜的电子和通信研究所，法国的Thomson CSF公司，台湾大学电子工程系等[影响] 在超薄层材料外延生长技术方面，MBE 的问世，使原子、分子数量级厚度 的外延生长得以实现， 开拓了能带工程这一新的半导体领域。
半导体材料科学的 发展对于半导体物理学和信息科学起着积极的推动作用它是微电子技术， 光电 子技术，超导电子技术及真空电子技术的基础历史地看， 外延技术的进展和用 它制成所要求的结构在现代半导体器件的发展中起了不可缺少的作用MBE 的 出现，无疑激发了科学家和工程师们的想象力，给他们提供了挑战性的机会分 子束外延技术的发展，推动了以GaAs 为主的 III-V 族半导体及其它多元多层异 质材料的生长，大大地促进了新型微电子技术领域的发展，造就了 GaAs IC、 GeSi 异质晶体管及其集成电路以及各种超晶格新型器件特别是GaAs IC（以 MESFET、HEMT、HBT 以及以这些器件为主设计和制作的集成电路）和红外及 其它光电器件，在军事应用中有着极其重要的意义GaAs MIMIC （微波毫米波 单片电路）和 GaAs VHSIC（超高速集成电路）将在新型相控阵雷达、阵列化电 子战设备、灵巧武器和超高速信号处理、军用计算机等方面起着重要的作用90 年代中美国有50 种以上整机系统使用MIMIC 所谓整机系统包括灵巧 武器、雷达、电子战和通信领域在雷达方面，包括S、C、X、Ku 波段用有 源发射 /接收(T/R)组件设计制作的相控阵雷达；在电子战方面，Raytheon公司正 在大力发展宽带超宽带砷化镓MIMIC 的 T/R 组件和有源诱铒 MIMIC ； 在灵巧武 器方面，美国 MIMIC 计划的第一阶段已有8 种灵巧武器使用了该电路， 并在海 湾战争中得到了应用； 在通信方面，主要是国防通信卫星系统 （DSCS） ， 全球（卫星）定位系统（ GPS） ，短波超高频通信的小型倾向毫米波保密通信等。
光电器件在军事上的应用， 已成为提高各类武器和通信指挥控制系统的关键 技术之一， 对提高系统的生存能力也有着特别重要的作用主要包括激光器， 光 电探测器，光纤传感器，电荷耦合器件(CCD)摄像系统和平板显示系统等它们 被广泛地应用于雷达、定向武器、制导寻的器、红外夜视探测、通信、机载舰载 车载的显示系统以及导弹火控、 雷达声纳系统等 而上述光电器件的关键技术与 微电子、微波毫米波器件的共同之处是分子束外延，金属有机化合物汽相淀积等 先进的超薄层材料生长技术 行家认为未来半导体光电子学的重要突破口将是对 超晶格、量子阱（点、线）结构材料及器件的研究，其发展潜力无可估量未来 战争是以军事电子为主导的高科技战争， 其标志就是军事装备的电子化、 智能化 而其核心是微电子化 以微电子为核心的关键电子元器件是一个高科技基础技术 群， 而器件和电路的发展一定要依赖于超薄层材料生长技术如分子束外延技术的 进步。