結晶成長における気相成長技術、特に気相エピタキシー（VPE）は、基板上に単結晶薄層を成長させるために用いられる方法である。
この技術は、シリコンやガリウムヒ素のような半導体に特に有用である。
成長した層が基板と同じ結晶方位を維持することが保証される。
このプロセスでは、輸送および還元ガスとして高純度水素を使用する。
この水素が原料物質と反応して基板上に原子を析出させ、単結晶エピタキシャル層を形成する。
5つのポイント
1.気相成長（VPE）の定義とプロセス
定義 VPEは単結晶薄膜成長法であり、成長した層の結晶構造は基板の単結晶構造を引き継ぎ、同じ方位を維持する。
プロセス 高純度水素を用いて原料を輸送し、還元する。この材料が化学反応を起こして基板上に原子を析出させ、単結晶エピタキシャル層を形成する。
2.VPEの種類と応用
シリコンVPE： シリコン単結晶エピタキシャル層の成長に用いられる。
GaAs VPE： 通常、塩化物法と水素化物法の2つの方法がある。ホール素子、Gengダイオード、電界効果トランジスタなどのデバイスに広く使われている。
3.結晶成長における熱分解法
方法の説明： 膜元素を含む特定の揮発性物質を成長領域に運び、熱分解反応によって必要な物質を生成する。
温度範囲： 成長温度は1000～1050℃。
4.合成反応法
プロセス： 複数のガス状物質が成長ゾーンで反応し、成長物質を形成する。
用途 バルク結晶成長と薄膜材料成長の両方で使用される。
5.高温化学気相成長（HTCVD）
方法の説明： 高温（2000℃～2300℃）を維持するための外部加熱を備えた密閉リアクター内で炭化ケイ素結晶を成長させる。
プロセスステップ 混合反応ガスの基板表面への到達、高温での分解、基板表面での化学反応による固体結晶膜の生成、反応ガスの連続導入による連続成長。
6.気相成長法の利点
均一性： 反応源の気流と温度分布の均一性を制御することで、均一な結晶成長を実現。
成長速度の制御： 結晶成長速度はIII族反応源の流量に比例するため、成長速度を調整できる。
柔軟性： 適切な原料を選択すれば、様々な原料を成長させることができる。
シンプルさ： 真空要件が低いため、反応チャンバーの構造がよりシンプルになる。
その場モニタリング： 検出技術の発達により、成長過程をその場でモニターできる。
7.ガラスリアクターの結晶成長への応用
提供される条件： ガラスリアクターは埃のない環境を提供し、安定した温度と圧力を制御できるため、結晶成長プロセスをより制御しやすくする。
透明性： 化学者がプロセスを観察でき、制御と精度が向上する。
まとめると、気相成長技術、特に気相エピタキシーは、基板上に高品質の単結晶薄層を成長させるために極めて重要である。
これらの技術は、成長プロセスの均一性、制御性、柔軟性を保証する。
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