分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，簡稱MBE）技術是一種在超高真空環境下利用分子束的定向性進行薄膜生長的技術，這種技術可以精確控制各種元素的分子束或原子束在襯底表面的沉積速率，以實現單晶薄膜的生長。MBE技術利用的是分子束的定向性質，在高真空環境中，將不同元素的分子束或原子束射向加熱的襯底，使其在襯底表面吸附、遷移并有序排列形成晶體薄膜。它能夠實現原子級厚度控制；晶體薄膜與襯底之間可有良好的晶格匹配；可精確控制薄膜的化學成分和摻雜水平；生長速率相對較慢，有助于提高薄膜的晶體質量；可在較低溫度下生長薄膜，減少熱應力和缺陷。MBE設備通常包括超高真空室、分子束源、襯底加熱器、晶格匹配系統以及分析儀器如反射高能電子衍射（RHEED）等。其在半導體、量子器件、光電子器件如晶體管、激光器、太陽能電池等領域有著廣泛應用。

（一）遼寧材料實驗室所屬的交叉研究中心分子束外延研究部的主要任務

聚焦國家戰略，緊密圍繞國家的經濟、社會和安全等方面的需求，依托遼寧材料實驗室的研究平臺優勢，建立基礎研究、外延設計、產研合作，成果轉化等新型研究體系；基于傳統的分子束外延生長技術，結合近年來迅速發展的納米技術，量子技術，原子層控制技術，從凝聚態物理的第一性原理出發，研發新型光電技術，特別是紅外光電技術，提升我國在半導體激光器領域的國際競爭力。主要研發方向為2.1-2.5um光電探測器外延生長技術，近紅外面發光半導體激光器芯片外延生長技術和基于半導體雜質帶的中紅外器件的外延生長技術。

通過五年時間的建設和發展，我研究部計劃完成研發近紅外（1310-1700nm）面發光半導體激光芯片外延片工藝、近紅外（2100-2500nm）光電探測器芯片外延片工藝、基于半導體雜質帶的中紅外半導體激光芯片外延片工藝和基于半導體雜質帶的中紅外光電探測器芯片外延片工藝。

（二）采購MBE生長專用設備的必要性和可行性

遼寧材料實驗室所屬的交叉研究中心分子束外延研究部，將圍繞產業界和國家相關發展戰略的技術需求，研究突破性的半導體激光芯片外延關鍵技術。而MBE生長設備是從事此項研究的必要工具：對于從事Ⅲ-Ⅴ族半導體激光器/探測器外延材料生長和器件研制的科研人員來說，MBE設備是不可或缺的科研工具。使用MBE生長設備，研究人員能夠獲得具有國際水平的高遷移率外延片，并在此基礎上開發出高質量的超晶格結構材料。

綜上所述，采購MBE生長設備不僅是科研工作的必要條件，也是推動技術進步、提升產業競爭力的重要舉措。通過使用MBE設備，可以促進高質量半導體材料的生長研究，提高科研和產品的技術水平，采購的MBE生長設備是非常必要的。

二、擬采購設備調研情況

MBE生長設備

MBE生長的基本原理是在超高真空條件下，通過將組成薄膜的各元素在各自的分子束爐中加熱成定向分子束，然后入射到加熱的襯底上進行薄膜生長。以下將詳細解析MBE生長過程中的基本原理和特點：

MBE基本定義

分子束外延是在超高真空環境下，利用分子束在襯底上沉積生長薄膜的一種技術。這種技術能夠實現對薄膜厚度、組分和雜質濃度的精確控制。MBE技術源于20世紀50年代的真空蒸發技術，并在20世紀60年代末由美國貝爾實驗室進一步發展而成。隨著半導體科學的發展，MBE已經成為制備高質量薄膜和復雜多層結構的重要手段。

MBE工作原理

核心過程：在超高真空系統中，將所需的材料放入噴射爐中加熱形成分子束，這些分子束在加熱的單晶襯底上沉積，從而實現薄膜的生長。通過精確控制分子束的強度和相對比例，可以控制結晶生長的質量和速度。

設備組成：一般包括進樣室、預處理室和外延生長室。進樣室用于樣品的裝入和取出，預處理室用于襯底的低溫除氣處理，而外延生長室則配備有分子束源、樣品架、監測設備如四極質譜儀和高能電子衍射儀等。

MBE關鍵特點

超高真空環境：由于在超高真空下進行，殘余氣體污染少，可保持表面清潔，提高薄膜質量。

生長溫度低：例如，生長GaAs的溫度僅為500-600℃，Si則為500℃。低生長溫度可以減少材料界面擴散，保證突變異質結的鋒利。

生長速度慢：通常在1-10μm/h范圍內，可實現超薄平整膜的生長，且膜層厚度、組分和雜質濃度可精確控制。

實時監測：利用RHEED等技術，可以原位觀察生長過程，并進行生長機制研究。這一點對于優化生長條件和理解生長動力學至關重要。

MBE工藝優勢

大面積均勻性：可以獲得大面積的表面和界面具有原子級平整度的外延生長膜。這對于許多高端應用是必需的。

材料多樣性：能夠生長不同材料體系的低維量子結構，如超晶格結構、量子阱、量子線和量子點等。這使得MBE在納米科學和技術領域具有廣泛的應用前景。

精確控制能力：每一臺分子束爐的爐口裝有一個能快速開閉的快門，能夠在生長時快速改變所生長材料的成分及摻雜種類。這是其他外延技術難以比擬的。

MBE應用前景

MBE被廣泛應用于科學研究中，特別是在半導體物理和信息科學領域。其高可控性和靈活性使得研究人員能夠探索新的物理現象和開發新型材料。盡管MBE的大批量生產性較差，但其在高性能器件制造中的應用不斷擴展，如在激光二極管、高頻電子器件和光通信領域的應用。綜上所述，MBE生長的基本原理涉及在超高真空條件下，通過分子束的定向入射到加熱襯底上進行薄膜生長。這一技術以其高精度控制、低溫生長和實時監測等特點，成為制備高質量薄膜和復雜多層結構的重要手段。

合同履行期限：合同生效后10個月。

需落實的政府采購政策內容：中小微企業、監獄企業、殘疾人福利性單位、支持脫貧攻堅等相關政策項目所屬行業：工業

本項目（是/否）接受聯合體投標：否

二、供應商的資格要求

1.滿足《中華人民共和國政府采購法》第二十二條規定。

2.落實政府采購政策需滿足的資格要求：無

3.本項目的特定資格要求：無

三、政府采購供應商入庫須知

時間：2024年11月06日17時00分至2024年11月14日00時00分（北京時間，法定節假日除外）

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