外延是单晶薄膜制备工艺,分子束外延(MBE)是新型外延制膜方法,是在超高真空条件下,将材料加热形成蒸气,喷射到晶体基片表面,进行高质量晶体外延生长,从而制备单晶薄膜的技术。
分子束外延可制备超导隧道结、异质结、超晶格、量子阱等材料,可用于双异质结激光器、量子阱激光器、三维介质集成光波导、高电子迁移率晶体管、多量子阱激光二极管等器件制备中。
在分子束外延市场中,设备与材料是两大类重要产品,具有不可或缺性。分子束外延设备种类较多,但结构大致相同,主要由超高真空系统、样品传输系统、加热蒸发系统、分子束源、分析仪器等组成。分子束外延材料主要采用III-V族、II-VI族、IV-VI族化合物半导体材料,例如砷化镓、磷化铟、碲化镉等。
分子束外延设备技术含量高、产品附加值高,全球需求市场主要集中在半导体产业链发展完善国家中,例如美国、德国、法国、日本、韩国、中国等。2022年,全球分子束外延设备市场规模约为8670万美元,预计2023-2028年将继续以6.4%左右的复合年均增长率增长,到2028年市场规模将达到12550万美元。
新思界
行业分析人士表示,在我国分子束外延市场中,从设备方面来看,我国于20世纪70年代中期开始展开分子束外延设备研究工作,70年代末期,我国首台分子束外延设备研制成功,此后技术经过几轮迭代。20世纪90年代以来,进口分子束外延设备进入国内市场速度加快,现阶段,我国分子束外延设备市场基本被进口产品所垄断,行业未来发展面临巨大挑战。
从材料方面来看,早期,全球化合物半导体材料主要被美国、德国、日本等企业所占据。近年来,受益于电子信息产业迅速发展,我国化合物半导体材料研制实力进步迅速,目前已经具备多种主流产品量产能力,市场国产化进程加速。同时,我国以中科院为代表的科研院所在新型化合物半导体材料方面研究还在不断深入,相关专利还在不断增多。