金属有机化学气相外延 (metal-organic chemical vapor epitaxy，MOVPE)

一种半导体薄膜材料制备的方法，也用于制备金属或化合物薄膜。

原理

它的原理是以金属有机化合物和烷类化合物的热解和化合等化学反应为基础的。以生长GaAs薄膜为例，其反应为：

但其机理包括化学动力学和流体力学等则较复杂。因为MOVPE的生长条件，例如生长温度、M0源的分压、Ga/As比以及气体流速等都能影Ⅱ向外延层的性能。

MOVPE与分子束外延(MBE)-样已成为生长化合物半导体薄膜的重要方法。其原因是：

(1)在M0cVD过程中只要置换或增加有机源和烷类，就可以在单温区的炉中生长各种组元和组分的异质和同质化合物薄膜，例如GaAs，GaAlAs、GaInAsSb；HgC：dTe等薄膜；

(2)MOVPE可以获得超高纯和超薄层的薄膜。最近MOCVDGaAs的μ_38K和室温浓度分别已达335000cm²/(V•s)和1.6×10¹³/cm³，并已制得界面宽度为0.15nm半导体超晶格和量子阱结构薄膜；

(3)M0CVD可以生长含铝和含磷的多元化合物薄膜，这些难以用气相外延(VPE)和MBE方法制得；

(4)MOVPE可以大规模生长低价格的新型薄膜。用市售MOVPE设备在-炉内已生长出20片50mm的GaAs圆片，厚度不均匀性≤8％。

发展史

从60年代末以来，MOVPE主要集中在化合物半导体薄膜生长方面。80年代开始，它为“能带工程”研制了许多新型薄膜结构材料，其中主要有应变层超晶格、多量子阱、调制掺杂、原子层和原子掺杂以及硅衬底上生长Ⅲ-V或Ⅱ-Ⅵ族化合物的异质薄膜等。最近也报道了MOVPE生长四元高温超导薄膜的良好结果。利用这些材料已制成叠层和双结串联太阳电池、应变层多量子阱激光器、高速电子迁移率晶体管、异质结双极晶体管、超晶格长波长红外探测器、光电集成电路等。

为了适应新型器件和集成电路的发展，研制新的金属有机源或前置体源，以降低毒性或扩大MOVPE薄膜的品种，开展低压、激光和等离子MOVPE薄膜生长，以控制精确图形和突变界面；进行原子层和原子掺杂外延，以获得高质量的超晶格和量子阱器件等已成为目前MOVPE薄膜生长的方向。