Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Molecular Beam Epitaxy (MBE)

L'epitassia da fasci molecolari (MBE dall'inglese Molecular Beam Epitaxy) è un processo epitassiale che comporta la reazione di uno o più fasci di atomi o molecole, che hanno una certa energia, con una superficie cristallina in condizioni di ultra alto vuoto (UHV).

Sostanzialmente si mandano dei fasci di molecole o atomi sul wafer opportunamente riscaldato, quindi un parametro importante è il tasso di arrivo molecolare ossia il numero di molecole che arrivano su di una superficie di area unitaria del substrato nell' unità di tempo.

Con la tecnica MBE si possono creare strutture monocristalline stratificate nelle quali ogni strato ha le dimensioni di uno strato atomico. Il problema però è che il tasso di crescita è molto basso.

La tecnica MBE è una delle più avanzata per la crescita di materiali innovativi di estrema purezza e perfetta qualità cristallina, indispensabili per applicazioni avanzate in micro e optoelettronica. L'impiego di tale metodologia dedicata al silicio è particolarmente competitiva per:

1. la realizzazione di strati di silicio drogato (cioè contenente impurezze volute) con elementi chimici per ottenere dispositivi in grado di emettere luce (LED e laser);
2. la crescita di strati di silicio/germanio per la fabbricazione di transistor ultra veloci;
3. la costruzione delle nanostrutture, ossia materiali contenenti strutture con dimensioni su scala atomica che mostrano proprietà non convenzionali.

Adsorbimento, desorbimento e diffusione

I fenomeni fisici che regolano la MBE sono l' adsorbimento, il desorbimento e la diffusione.

• La diffusione è una sorta di 'migrazione di molecole' che si spostano sulla superficie del substrato fintanto che non trovano una posizione energeticamente favorevole al loro adsorbimento.
• L'adsorbimento è il meccanismo chimico-fisico per cui molecole, atomi o ioni formano un legame chimico o instaurano un'interazione di tipo fisico, attraverso forze di Van der Waals, sulla superficie di interfase. L'interfase, cioè la superficie di separazione tra due diverse fasi, coinvolta è spesso del tipo solido/liquido o solido/gas.
• Il desorbimento è il processo inverso.