Magyar
EnglishRólunk
A molekulanyaláb-epitaxia (molecular beam epitaxy, MBE) eljárást a hetvenes évek óta alkalmazzák, és mára a nanotudományok egyik legfontosabb mintakészítő módszerévé vált. A módszer egy vákuumpárologtató eljárás, melynek lényege, hogy a párologtatás ultranagyvákuumban, vagyis legfeljebb 10‑9 mbar körüli nyomáson, változtatható (általában magas) hőmérsékletű egykristály-hordozóra történik. A párologtatandó anyagokat tégelyekben fűtik fel. A fűtés történhet külső ellenállásfűtéssel (Knudsen-cella), illetve elektronnyalábbal (elektronágyú). A Knudsen-cella anyagtakarékosabb, és egyenletesebb rétegek előállítását teszi lehetővé. Az elektronágyú alkalmazása esetén a párologtatandó anyagnak csak egy kis része olvad meg, ezáltal az anyag többi része egyfajta tégelyként szerepel, így a külső tégelyből történő szennyezőbevitel kiküszöbölhető. A rétegnövesztés sebessége a párologtató egységek hőmérsékletének szabályozásával állítható be; az egységek zárólemezek segítségével gyorsan ki-be kapcsolhatók. Jellemzően néhányszor tíz másodperc alatt alakul ki egy-egy atomi réteg. Ez elegendő idő ahhoz, hogy — a hordozó hőmérsékletét is megfelelően beállítva — a felületi diffúzió lehetővé tegye, hogy a hordozón levált atomok a legkedvezőbb helyükre jutva, a hordozó kristályszerkezetét mintegy folytassák, arra „epitaxiálisan” rétegről-rétegre ránőjenek. Ily módon — a különböző anyagokat tartalmazó párologtató forrásokat megfelelően váltogatva — akár olyan vékony, nem egyensúlyi egykristályok („szuperrácsok”) is előállíthatók, amelyek a természetben egyáltalán nem léteznek, de amelyek kedvező elektromos, mágneses, optikai vagy egyéb tulajdonságai megtervezhetők.
Az RMKI-ba telepített berendezés egy MECA 2000 gyártmányú, fémes vékonyrétegek készítését szolgáló MBE. Különlegessége egy-egy kis térfogatú, 57Fe, illetve 62Ni izotóp növesztésére tervezett forrás, melynek segítségével izotópperiodikus multirétegek állíthatók elő. Az MBE-ben összesen 13 különböző forrás üzemel. A két elektronágyú és aKnudsen-cellák párhuzamosan üzemeltethetőek, biztosítva az együttes párologtatás és a multirétegek készítésének lehetőségét. Az ágyúkban található négy-négy tégelynek köszönhetően a rendszer megbontása nélkül számos különböző rendszer növeszthető. A berendezéssel jelenleg Au, Ag, Al, 57Fe, Co, Ni, Cr, Fe, Cu, V, Pd, Pt, 62Ni növeszthető. A rétegnövesztési ráta kvarckristály-oszcillátorok frekvenciaelhangolódásából határozható meg, és szabályozható. A növesztett rétegek egyenletessége a hordozó folyamatos forgatásával fokozható. A minta felülete, kristályszerkezete a nagyenergiájú, kisszögű elektrondiffrakció (Reflection High-Energy Electron Diffraction, RHEED) módszerével növesztés közben ellenőrizhető.
Az MBE rendszer részét képezi a hordozók behelyezésére szolgáló zsilip, az előkészítő kamra és a kamrákat összekötő modul. A részegységeket tolózárak választják el egymástól, biztosítva az egységek külön kezelhetőségét. Az előkészítő kamrában zajlik a minták kifűtése, ami nélkülözhetetlen a jó minőségű epitaxiális növesztéshez; a minta felületén lévő vízgőz és egyéb szennyezők legegyszerűbben ugyanis kifűtéssel távolíthatók el. Az előkészítő kamrához csatlakozik egy különleges szállítókamra is, amely lehetővé teszi a kész minták nagyvákuumban való szállítását más mérőhelyekre. Az előkezelt hordozók a kamrák közti sínen, mágnesesen vontatott vonaton jutnak el a főkamrába, ahol a növesztés történik, majd onnan vissza a zsiliphez vagy a szállítókamrához.
Csoportok: