分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）系统是一种用于生长薄膜和多层薄膜材料的高度精确的技术。其原理、结构和影响因素如下：
原理： MBE利用高真空条件下分子束的原子或分子来生长晶格匹配度非常好的薄膜。在该过程中，石墨坩埚中的源材料通过加热，产生气体分子或原子束，这些分子或原子通过光或机械系统从坩埚中释放到衬底表面。通过充分控制各源气体的通量，峰值，时间，温度和沉积能量等参数，可以实现对薄膜生长的极其精准的控制。此外，分子束外延对生长表面的清洁度和表面形貌要求极高，因为即使少量杂质也能严重影响薄膜的性能。
结构：
- 石墨坩埚：用于加热和蒸发源材料。
- 光电子发射监测系统：用于实时监测薄膜的生长率和材料质量。
- 衬底表面：用于生长薄膜的基底。
- 源材料固化系统：用于将源材料加热到蒸发或子状态，形成分子束。
- 运算系统：用于控制各源气体通量，峰值和时间，监测表面生长率和薄膜质量。
影响因素：
- 源材料选择：对于不同的材料，需要不同的蒸发源和石墨坩埚加热系统。
- 温度控制：影响源材料的蒸发速率，温度控制的稳定性对薄膜的均匀性有重要影响。
- 气压：较低的气压有助于减少气相杂质的叠积，并且有利于薄膜的生长。
- 衬底结构与质量：对薄膜的晶格匹配度、成核、生长速率都有重要影响。
总的来说，MBE技术控制精度高，适用于生长特定厚度的薄膜，通过控制上述因素可以实现对薄膜生长的精准控制，同时需要对真空度、压力等条件有很高要求。
