MOCVD前驱体三种常见的气化方式

MOCVD的沉积过程是在气相中进行，前驱体必须处于气态，才能在反应室内与其他气体反应生成所需的薄膜。大多数前驱体是液态或固态，那么怎么让这些前驱体实现相的转化呢？ 今天我们就以三种常见的气化方式为例进行讲解：气泡法（Bubbler），液体注射法（Liquid Injection），固态升华法（Sublimation）。其中前两种方法用于液态前驱体，最后一种方法用在粉末前驱体中。

气泡法（Bubbler）

气泡法原理

氢气，氮气或惰性气体，被引入一个装有液态前驱体的气泡瓶。载气通过液态前驱体时，它会产生气泡，这些气泡在通过液体上升的过程中带走前驱体分子。载气与前驱体分子混合，被传送到反应腔室中。可以控制气泡瓶的温度与压力，来控制前驱体的气化率和混合气中的前驱体浓度。

气泡瓶长什么样？

气泡瓶类似于我们在初中做化学实验的集气瓶，一般是电解抛光的不锈钢材质。有进口管与出口管，进口管较低，出口管较高。而气泡瓶的容量根据MOCVD的类型从 150 毫升到 3000 毫升不等。为了避免气泡瓶或管道中出现前驱体冷凝，一般会有加热装置。

液体注射法（Liquid Injection） 原理 液态前驱体存储在一个容器中，通过精确控制的注射泵定量推送到蒸发器中。注入的液态前驱体在蒸发器中被加热，迅速被蒸发为气体。蒸发后的前驱体以气态形式进入反应室，在那里发生化学反应，形成所需的薄膜。

优点

1，通过控制注射泵的流速和注射时间，可以精确控制送入反应室的前驱体量。 2，适用于各种液态前驱体，包括那些在常温下不易蒸发的前驱体。

固态升华法（Sublimation） 固态前驱体在加热容器中被加热至其升华点，从固态直接转化为气态。升华后的前驱体以气态形式通过载气输送到反应室即可参与反应。

优点

1，由于前驱体直接从固态转化为气态，使其具有高纯度。 2，通过调节加热温度和载气流量，可以精确控制前驱体的供应量。

反应腔室的前驱体浓度怎么检测？

前驱体浓度的监控对于薄膜质量十分关键。MOCVD可以集成基于非色散红外（NDIR）技术的气体浓度监测器，在线测量前驱体浓度，再根据总压力和气体的摩尔分数，可以计算出前驱体的分压。

非色散红外（NDIR）技术，全称Non-Dispersive Infrared。原理是红外光源发射的红外光，穿过含有被测气态前驱体的反应室，被测气体分子吸收特定波长的红外光，再检测通过反应室后未被吸收的红外光，最后根据被吸收的光强度计算气体浓度。

编辑：黄飞