分子束外延生长设备和控制它的方法.pdf

在使用组V材料(和/或组VI材料)的多个分子束的系统中，将旋转射线遮断器(8)等安装在这些多个组V分子束源发射管(5、6)(和/或组VI分子束源发射管)的相应发射器的前方；执行引起从相应的分子束源发射管(5、6)发射的分子束以周期方式被重复地阻断和发射的间断控制；以及受到间断控制的这分子束的相互同步引起以如晶体生长所需的充分数量或诸数量供应多个组V材料(和/或组VI材料)的相应的分子束，同时有效地控制晶体内的合金比例。

1.  一分子束外延生长设备，它引起作为从多个分子束源发射管朝基底表面或多个表面的至少一个发射一个或多个分子束的结果、在一个或多个基底表面上的一个或多个晶体的生长，该分子束外延生长设备包括一个或多个控制机构：
控制分子束的发射和/或阻断，从而引起来自多个分子束源发射管的至少一部分的分子束或诸射线的至少一个的间断发射；以及
控制来自多个分子束源发射管的至少一部分的诸分子束的至少一部的发射和/或阻断，以便是相互基本同步和/或具有在诸分子束源发射管处的诸基本相同的周期。

2.  按照权利要求1所述的一分子束外延生长设备，其特征在于，控制机构或诸机构的至少一个具有带一个或多个旋转叶轮组件的一个或多个射线遮断器，该组件引起分子束或诸射线的至少一个的间断发射。

3.  按照权利要求2所述的一分子束外延生长设备，其特征在于，射线遮断器或诸遮断器的至少一个的旋转叶轮组件或诸组件的至少一个大致是具有一个或多个缺口的一盘的形式；以及
旋转叶轮组件或诸组件的至少一部分被设置成：旋转叶轮组件或诸组件的至少一部分的旋转引起沿着来自诸分子束源发射管的至少一部分的分子束或诸射线的至少一部所经过的至少一路径、按至少一规定的周期出现缺口或诸缺口的至少一部分。

4.  按照权利要求2所述的一分子束外延生长设备，其特征在于，射线遮断器或诸遮断器的至一个包括至少两个旋转叶轮组件，各组件为具有一个或多个缺口的一盘的形式；以及
该至少两个旋转叶轮组件被设置成大致同轴的形式。

5.  按照权利要求3所述的一分子束外延生长设备，其特征在于，还包括：
转动旋转叶轮组件或诸组件的至少一个的至少一个磁性联接的旋转连接器；
其中，使其中设置在旋转连接器或多个连接器的至少一个内的一个或多个磁铁的至少一周期与其中设置旋转叶轮组件或诸组件的至少一个的缺口或诸缺口的至少一部分的至少一周期基本相一致。

6.  按照权利要求1所述的一分子束外延生长设备，其特征在于：
使一个或多个组II-VI复合的半导体和/或一个或多个组III-V复合的半导体结晶和生长。

7.  按照权利要求6所述的一分子束外延生长设备，其特征在于：
从诸分子束源发射管的至少一部分连续地发射一个或多个组II材料的分子束和/或一个或多个组III材料的分子束；以及
从诸分子束源发射管的至少一部分间断地发射一个或多个组VI材料的分子束和/或一个或多个组V材料的分子束。

8.  控制按照权利要求1至7之一所述的一台或多台分子束外延生长设备的一方法，其中：
控制间断发射的分子束或诸射线的至少一个的间断现象的至少一个周期，以便不超过8秒钟。

分子束外延生长设备和控制它的方法
与相关的申请和/或先前的权利相关联的要求
本申请在35USC119(a)之下要求于2003年8月25日在日本提交的专利申请号2003-300078的优先权，该申请的全部内容结合在此供参考。
技术领域
本发明涉及分子束外延(MBE)生长设备和控制它的方法。
发明背景
在图9中示出了一典型的分子束外延生长设备(MBE设备)的结构。
图9中示出的分子束外延生长设备装备有能够被抽至超高真空的真空室101；当基底200被保持在该真空室101内的一规定位置时加热和旋转基底200的基底操作器102；朝基底200的表面发射分子束的多个分子束源发射管103、104、105和106；以及分别安装在相应的发射管的射出口的前方的发射管活门107。该设备例如引起镓(Ga)和砷(As)被加热和蒸发，以便从分子束源发射管103…106以分子束的形式发射至基底200的表面，引起在基底200的表面上晶体被外延生长。利用例如该设备的MBE技术的晶体生长的一优点是它可以通过迅速发射和/或阻挡先质材料获得达到在原子层次分级上的精度的明显的异界面(多个异界面)。
例如，镓砷(GaAs)晶体将要生长的地方，在分子束源发射管处被加热和蒸发的充分数量的砷可以供应到基底200；以及对于在该领域中的该系统，在分子束源发射管处被加热和蒸发的金属镓的供应期间，安装在相应分子束源发射管的前方的发射管活门的打开和/或关闭可以控制生长达到是在原子层次分级上的一精度。
并且，另一晶体生长技术是例如在日本专利公开号2000-187127(以下称为“专利参考文献号1”)所揭示的、使用一MOVPE设备直接形成GaInAsP半导体光波导结构。在专利参考文献号1中所述的过程涉及使用生长GaInAsP晶体的一MOVPE设备，该方法是间断的供应组III先质材料允许在不供应先质材料时、诸次之间的时间间隔中促进在所供应的先质材料的基底上的迁移。还应注意到在这专利参考文献1中所述的技术使用选择的MOVPE，以形成GaInAsP半导体光波导结构。
这些GaInAsP晶体的使用不局限于这些光波导管；由于它们是不含Al(会引起设备损坏)的晶体，所以它们也可以有效地使用在关于红外线激光器的发光层。在通过使用MBE或MOVPE的外延生长可以获得如可以用于红外线激光器和其它这些复合的半导体激光器元件的令人满意的半导体晶体时，使用MBE通常会较好地允许获得具有很少疵点的令人满意的晶体。即，因为如以上所述允许获得明显的异界面，所以在考虑用作为激光器元件时可以得到较好质量的晶体。当生长用于在激光器元件中形成激活层的晶体时，为了使激光器发射一恒定的波长，控制在晶体内的诸相应元素的合金比例是一很重要的问题。
在使用MBE，以外延增加组III-V晶体时，提高基底温度，预防它自己沉积在组V材料的基底上，此时控制组III材料分子束，同时以充分的数量或多个数量连续地供应组V材料分子束。例如，在生长GaInAsP晶体时，可以采用一方法，其中在晶体内、在Ga和In之间的比例通过控制Ga和In分子束源发射管温度、同时以充分的数量或多个数量连续地供应P分子束进行调节。但是，在含有多个组V材料、例如GaInAsP的晶体情况中，以充分数量供应As和P分子束的因素使它难以控制晶体内、在As和P之间的比例。
以上述情况设计了本发明，它的一个目的是提供一分子束外延生长设备，以及控制设备地方法，并允许在使用分子束外延、以使组II-VI复合半导体和/或组III-V复合半导体结晶和生长时易于和有效地控制合金成份。
发明内容
本发明的一较佳实施例是一分子束外延生长设备，该设备引起作为从多个分子束源发射管朝基底表面或诸表面的至少一个发射一个或多个分子束的后果、在一个或多个基底表面上生长一个或多个晶体，该分子束外延生长设备包括一个或多个控制机构，该机构控制分子束的发射和/或阻断，从而引起来自多个分子束源发射管的至少一部分的分子束或诸射线的至少一个的间断发射；以及控制来自多个分子束源发射管的至少一部分的诸分子束的至少一部分的发射和/或阻断，以致相互基本同步和/或在诸分子束源发射管处具有诸基本相同的周期。
按照上述结构，分子束受到间断控制和以交替方式供应到基底表面，其结果允许在晶体内的材料的原子的合金比例的方便的和有效的控制，同时从分子束源发射管以充分的数量或诸数量供应分子束材料。并且，通过进行控制以致引起多个分子束的间断控制是基本同步的和/或具有基本相同的周期，可以实现一状态，即任何材料总是存在于基底表面处，在那里不缺少材料，好像正进行材料的连续供应。
在按照本发明的实施例的一分子束外延生长设备中，较佳的是控制机构或诸机构的至少一个具有一个或多个射线遮断器，该遮断器具有引起分子束或诸射线的至少一个的间断发射的一个或多个旋转叶轮组件。
使用这旋转射线遮断器可以用迅速、稳定和高度可靠的间断控制供应分子束。
在按照本发明的实施例的一分子束外延生长设备中，射线遮断器或诸遮断器的至少一个的旋转叶轮组件或诸组件的至少一个可以大致是一盘的形式，该盘具有一个或多个缺口；以及旋转叶轮组件或诸组件的至少一部分可以被设置成旋转叶轮组件或诸组件的至少一部分的旋转引起沿着来自分子束源发射管的诸分子束所经过的路径按规定的周期出现缺口或诸缺口的至少一部分。而且，由于射线遮断器、结构包括至少两个旋转叶轮组件，每个该组件是具有一个或多个缺口的一盘的形式，因此可以使用被设置成大致同轴线形式(在相同旋转轴上)的至少两个旋转叶轮组件。
使用装备有以这形式形成的诸旋转叶轮组件的旋转射线遮断器可以使旋转的中心和旋转部分的质量的中心一致。例如，因为如图4所示那样的结构是可以使旋转叶轮组件或诸组件的质量的中心和旋转的中心相一致，所以可以防止振动和/或由于摆动而造成的转矩损失。
按照本发明的实施例的一分子束外延生长设备可以使用作为驱动传送机构的一结构，在该结构中设置转动旋转叶轮组件或诸组件的至少一个的至少一磁性联接的转动连接器；其中将按其设置转动连接器或诸连接器的至少一个内的一个或多个磁铁的至少一周期制成与按其设置旋转叶轮组件或诸组件的至少一个的缺口或诸缺口的至少一部分的至少一周期基本一致。
当通过使按其在转动方向设置转动连接器内的磁铁的周期与射线遮断器旋转叶轮组件或诸组件的周期基本一致，以这方式使用磁性联接的转动连接器时，甚至在大气侧(真空室外部)安装的磁性联接器被从其移动时，它将仍旧可以带有良好再现性地附连它们。
通过控制被旋转叶轮组件缺口占据的诸部分角度(诸部分区域)与遮断部分的比值，可以控制在使用受到间断控制的旋转射线遮断器期间分子束发射与阻断比较的相对量。例如，以同轴线关系(在同一转动轴上)安装如图5和6所示的结构的两个或多个旋转叶轮组件581、582将可以按无级方式改变分子束发射与阻断比较的相对瞬时的持续时间。
通过使用装备有例如以上所述的分子束控制机构的分子束外延生长设备将可以制造具有带明显的异界间的层的例如GaInAsP的晶体。
按照本发明的实施例的分子束外延生长设备适合于组II-VI复合的半导体和/或组III-V复合的半导体的结晶和生长；以及倘若这组II-VI复合的半导体和/或组III-V复合的半导体将被结晶和生长，那么结构可以是组II材料分子束和/或组III材料分子束从分子束源发射管连续发射，以及组VI材料分子束和/或组V材料分子束从分子束源发射管间断发射。
按照控制本发明的实施例的一台或多台分子束外延生长设备的一方法可以是控制间断发射的分子束或诸射线的至少一个的间断的至少一周期，以致不超过8秒钟。
在激光器元件和对其寻求达到在原子层次分级上的精度的明显的异界面的使用组III-V复合的半导体材料和/或组II-VI复合的半导体的其它这些系统的范围内本发明的实施例可以是特别有效的。
当在使用复合的半导体材料的系统中使用外延生长、以生长组III-V晶体时，可以通过调节在分子束中所供应的组III材料的数量、同时以充分的数量或诸数量供应组V材料分子束控制结晶和生长。在生长组II-VI晶体时，通过调节在分子束中供应的组II材料的数量、同时以充分的数量或诸数量供应组VI材料分子束控制结晶和生长。在这些情况以及使用关于组V和/或组VI的分子束的控制的间断控制中，可升华的非金属材料可以有效地调节在晶体中的合金比例，同时以充分数量或诸数量供应分子束。这将可以获得较好质量的GaInAsP晶体和/或GaInP晶体。
当使用分子束外延生长设备生长晶体时，通常可以按0.5至4μ/小时的沉积速率进行生长。当以4μ/小时的一沉积速率进行外延生长时，在约0.5秒内可以生长一单一原子层。以及当以0.5μ/小时的一沉积速率进行外延生长时，在约4秒内可以增加一单一原子层。
在本发明的、分子束被脉冲化用于间断控制的实施例中，较佳的是为了获得均匀的晶体每周期至少生长两原子层。因此，在沉积速度是0.5μ/小时的场合，进行控制使周期不超过8秒钟可以获得均匀的晶体；在沉积速率是1μ/小时的场合，通过进行控制使周期不超过4秒钟可以获得类似的效果，和/或在沉积速率是4μ/小时的场合，通过进行控制使周期不超过1秒钟。
而且，使间断的周期为不小于在生长单原子层所花费的时期内经过的一个周期可以允许生长甚至更加均匀的晶体。并且，虽然相对于单原子层正形成的时期控制允许在速率方面充分快地转换，但是在没有充分的能力排空在基底表面的邻近区域或诸邻近区域余留的分子的场合，有效地控制合金比例将是不可能的。
图1是示意地示出按照本发明的一实施例的分子束外延生长设备的结构的一前视图。
图2是使用在图1的分子束外延生长设备中的一射线遮断器和一旋转连接器的倾斜立体图。
图3是仅示出从图2的射线遮断器取出的一旋转叶轮组件的一前视图。
图4(A)是示出用于一射线断器的一旋转叶轮组件的另一例子的一前视图；图4(B)是示出用于射线遮断器的一旋转叶轮组件的又一例子的一前视图；图4(C)是示出用于一射线遮断器的一旋转叶轮组件的一不同例子的一前视图；以及图4(D)是示出用于一射线遮断器的一旋转叶轮组件的又一不同例子的一前视图。
图5是示出一射线遮断器的又一例子的一倾斜立体图。
图6是仅示出图5的射线遮断器的旋转叶轮组件的一前视图。
图7是示出按照本发明的关于一分子束外延生长设备的另一结构的示意形式的一前视图。
图8是示出按照本发明的关于一分子束外延生长设备的另一结构的示意形式的一平面图。
图9是示出一现有技术中的一分子束外延生长设备的一代表性结构的示意形式的一前视图。
以下，参照附图叙述本发明的实施例。
实施例1
一分子束外延生长设备的概述-
图1是示出按照实施例1的一分子束外延生长设备的一例子的示意形式的一视图。
该例子的分子束外延生长设备装备有真空室1、基底操作器2、Ga发射管(组III分子束源发射管)3、In发射管(组III分子束源发射管)4、As发射管(组V分子束源发射管)5、P发射管(组V分子束源发射管)6等。
将真空室1抽真空达到2×10^-9巴，同时所有的加热器(未示出)都被关掉。将基底操作器2安装在真空室1的上方中央区域内。
基底操作器2内部装有基底加热机构和基底旋转机构(这两者都没有示出)，允许被这基底操作器2保持住的基底200维持在恒定温度和以恒定转速旋转。
将相应的诸发射管-这些发射管是Ga发射管3、In发射管4、As发射管5和P发射管6-安装在真空室1内的规定位置处，诸相应的发射管被设置的诸位置和面对的方向被设定为使从这些相应的发射管3、4、5、6发射的诸分子束以这样方式散射，以致当它们被指向由基底操作器2保持住的同一基底200的表面时产生均匀分布。
将相应的诸发射管活门7安装在组III分子束源发射管的相应的发射口的前面(在发射管和基底表面之间)，这些发射管是Ga发射管3和In发射管4；打开和关闭这些相应的发射管活门7可以发射和阻挡从相应的发射管3、4指向基底200的表面的分子束。当处于通常的或准备的状态下，相应的发射管活门7阻挡来自相应发射管3、4的分子束，防止它们朝基底200发射。应注意发射管活门在结构上是类似于普通使用在MBE设备中的那些活门。
将控制和阻挡离开相应的发射管5、6和指向基底200的分子束的射线遮断器8分别地安装在组V分子束源发射管的相应发射口的前方，这些发射管是As发射管5和P发射管6。
如图2和3所示，射线遮断器8可以包括旋转叶轮组件81和旋转轴82，以及可以通过磁性联接的旋转连接器9被引入真空室1内。
磁性联接的旋转连接器9用作为用于将来自电动机10的传动转矩传送到射线遮断器8的驱动传送机构。在旋转连接器9内的、用于磁性联接的磁铁(未示出)被设置成在旋转方向的角度节距120°处。
射线遮断器8的旋转叶轮组件81为一盘形式，其中相对于其旋转中心、以旋转对称形式设置了三个扇形缺口81a，在诸相应缺口81a之间的区域是阻挡分子束的诸遮断部分81b。由来自电动机10的传动力使旋转叶轮组件81旋转，以及该组件被构造成每一转允许三个分子束脉冲从其发射。
附连于旋转连接器9的是旋转检测传感器11，该传感器可以将通过射线遮断器8旋转叶轮组件81的转动所产生的分子束脉冲测量为电信号。并且，通过使电动机10的旋转同步和测量旋转脉冲，可以在诸脉冲之间施加延时，可以得到带有高精度的分子束脉冲再现性。
而且，通过控制电动机10，可以引起射线遮断器8的旋转叶轮组件81以旋转方式前进预定角度，以及还可以在连续旋转期间控制旋转速度。并且，诸射线遮断器8，当处于它们的通常的、或准备的状态下，阻挡来自As发射管5和P发射管6的分子束，防止它们朝基底200发射(即诸旋转叶轮组件81的诸迹断部分81b处于复盖诸相应发射管5、6的诸发射口的诸位置)；但是当旋转叶轮组件或诸组件81从这准备位置转动一转的1/6时，旋转叶轮组件或诸组件81的缺口81a将位于相应发射管5、6的发射口的前方，允许来自相应发射管5、6的分子束到达基底200的表面。
其中，在该例子中，因为在磁性联接的旋转连接器9处的诸磁铁被设置成在旋转方向的120°间距处，使用与其一致地利用每转三个脉冲的旋转叶轮组件81，使在旋转连接器9内的磁铁布置与旋转叶轮组件81的诸缺口81a的旋转周期相一致，甚至在从那里移动在磁性联接的旋转连接器9处的磁铁(磁性联接器)的场合，它将仍旧可能以良好的再现性附连它们。
-晶体生长-
当使用如图1所示构造的分子束外延生长设备在基底表面上外延生长GaInP晶体时，首先将由基底操作器保持的基底200加热至500℃的温度，如用一普通MBE设备的情况那样；以及当基底200以每分钟30转的速度旋转时，以对应于一转的1/6的一数量移动在P发射管6处的射线遮断器8，允许分子束从P发射管6到达基底200的表面。
其次，从P发射管6发射分子束，引起以如需要外延生长的充分数量或诸数量将P发射到基底200的表面上。通过测量由安装在真空室1处的真空表(未示出)指示的真空来监测从P发射管6发射的分子束(S)的量。在该例子中，发射P分子束直到真空为1.5×10^-6巴；以及对于这状态的该系统，先前已被加热至900℃的Ga发射管3以及先前已被加热至800℃的In发射管4的相应的诸发射管活门7、7是同步被打开和关闭，相应的Ga和In分子束发射在基底200的表面上引起在基底200的表面上的GaInP晶体的外延生长。在这时沉积速率是1μ/小时。
应注意通过控制在Ga发射管3和In发射管4处的相应材料温度可以控制晶体沉积速率和/或在晶体中Ga和In的合金比例。并且，因为晶体沉积速率和/或合金比例还可以根据诸源发射管装载的材料数量等而变化，所以同样可以考虑这些因素进行控制。
GaInAsP晶体生长
当使用如图1所示构造的分子束外延生长设备、以在基底表面上外延生长GaInAsP晶体时，首先如以上所述加热和旋转基底200；以及对于在这状态中的该系统，以如需要外延生长的足够数量或诸数量从P发射管6发射分子束。对于在这状态下的该系统，利用真空表测量分子束数量，调节真空至1.5×10^-6巴。然后用在该发射管内部的阀门停止从P发射管6的分子束发射。
其次，以类似方式，利用真空表确认已调节了从As发射管5的分子束数量，以致获得5×10^-6巴，以及然后从As发射管5和P发射管6发射分子束，使用相应的诸射线遮断器8，以引起其相互的脉冲。在该例子中，将相应的射线遮断器8、8两者设置为每分钟20转的一旋转速度(电动机10的转速)，以实现1秒钟的一间断时期，以及设置一延时，以引起在As发射管5处的旋转检测传感器11发出的信号迟后于在P发射管6处的旋转检测传感器11发出的信号0.5秒钟(1/2的一相位移)，引起以一交替方式将As分子束和P分子束供应到基底200的表面。
并且，对于在这状态中的该系统，Ga发射管3和In发射管4的各自的发射管活门7、7同步地打开和关，如以上所述的关于GaInP的情况那样，相应的Ga和In分子束在基底200的表面上的发射引起GaInAsP晶体的外延生长。在这时的沉积速率是1μ/小时。
应该注意同样在该例子中，通过控制在Ga发射管3和In发射管4处的各自的材料温度可以控制在晶体内的Ga和In的晶体沉积速度和/或合金比例。而且，因为晶体沉积速率和/或合金比例还可根据诸源发射管装载的材料数量等而变化，所以同样可以考虑这些因素进行控制。
其中，在外延生长期间，由于设备结构和/或发射管尺寸、使用的温度、分子束速度、真空(抽空)速率、发射管位置等，可能使用完全地同步的交替的脉冲会造成不能实现适当的外延生长。此外，同样对于在晶体内的合金比例，可能在As和P之间的比例将不是1∶1。在这情况下，使用相对于从P发射管6发射分子束延时从As发射管5发射分子束的方案可能是有效的。
例如，尽管在上述例子中使用了0.5秒的一延时，可以通过使这延时为0.45秒钟进行As和P的合金比例的调节。但是，如果超过了分子束在基底200的表面处的停留时间，可能干扰进行外延生长的能力。
-射线遮断器的其它例子-
在图4(A)至(D)示出了关于射线遮断器的旋转叶轮组件的其它例子。
图4(A)中的旋转叶轮组件181的特点是为一盘的形式，其中以相对于其旋转中心的旋转对称形式设置了四个扇形缺口181a，被构造成对于该射线遮断器的每一回转允许从其发射四个分子束脉冲。在该例子中，因为诸磁铁在90°周期设置，所以当使用磁性联接的旋转连接器时它将是有效的。此外，当在与波纹管型旋转连接器相结合使用或在其它这些情况中使用时，因为由旋转数和转速决定了使用寿命，所以使用旋转叶轮组发射四个脉冲可以预计会有较长的使用寿命。
图4(B)中的旋转叶轮组件281的特点是一盘形，其中以相对于其旋转中心的旋转对称形式设置两个扇形缺口281a，被构造成对于射线遮断器的每一回转允许发射两个分子束脉冲。在该例子中，因为能够将旋转叶轮组件281的直径做得较小，所以能够相应的减轻旋转部分的重量和/或减少例如可能存在于真空室内部有实际干扰的诸情况中的空间限制。
图4(C)中的旋转叶轮组件381的特点是一盘形，其中以相对于其旋转中心的旋转对称形式设置了两个扇形缺口381a，被构造成增加了在两个缺口381a之间的诸遮断部分381b的面积，以致造成在间断期间分子束的发射和阻挡之间的比例接近1∶2。在该例子中，因为在来自图1中所示的As发射管5和P发射管6的分子束相应的供应到基底表面期间，可能产生在As分子束和P分子束的供应之间的某些程度的空间(间隙)，所以当设备发射速率是较低和分子束在基底表面处的停留时间是较长时能够有效地利用这组件。
图4(D)中的旋转叶轮组件481的特点是一盘形，其中以相对于其旋转中心的旋转对称形式设置了两个扇形缺口481a，被构造成减小了在两缺口481a之间诸遮断部分481b的面积，以致产生在间断期间的分子束的发射和阻挡之间的比例约为2∶1。通过采用一结构，其中使用如在该例子中的旋转叶轮组件或诸组件481和如在上述图4(C)中的旋转叶轮组件或诸组件381，将图4(D)的旋转叶轮组件或诸组件481用于图1所示的As发射管5处和图4(C)的旋转叶轮组件或诸组件381用于P发射管6处，可以使朝向基底表面发射的As和P分子束脉冲的持续时间的比例为2∶1。在排空能力是充分快的场合，可以预期也能够实现在晶体内、在As和P之间2∶1。在排空能力是充分快的场合，可以预期也能够实现在晶体内、在As和P之间2∶1的一合金比例。
图5是示出一射线遮断器的的另一例子的一倾斜立体图，以及图6是使用在该射线遮断器中的旋转叶轮组件的一前视图。
该例子的射线遮断器508的特点是它有上旋转叶轮组件581和下旋转叶轮组件582，这两旋转叶轮组件581、582以同轴线型式连接于相同的旋转轴583，一个在另一个顶上，并在之间有一间隙。
上旋转叶轮组件581和下旋转叶轮组件582具有如上述图4(D)结构的相同结构。此外，可以相对于上旋转叶轮组件581移动下旋转叶轮组件582(以旋转滑动形式)，以下旋转叶轮组件582相对于上旋转叶轮组件581的运动可以明显地以无级方式改变缺口的尺寸，其变化范围从整个旋转叶轮组件面积的1/3到2/3。因此，通过使用该例子的射线遮断器508，可以在上述范围控制As和P的相对的合金比例。并且，通过将这射线遮断器508与上述延时脉冲技术相结合，可在从25％至75％的范围内调节As对组V材料的比例。
实施例2
图7和8是按照实施例2分别地示出关于一分子束外延生长设备的一不同示范性结构的示意形式的一前视图和一平面图。
该例子的分子束外延生长设备装备有真空室1、基底操作器2、Ga发射管(组III分子束源发射管)3、In发射管(组III分子束源发射管)4、As发射管(组V分子束源发射管)5、P发射管(组V分子束源发射管)6等。
真空室1被抽空至2×10^-9巴，同时所有加热器被关掉。将基底操作器2安装在真空室1的上方中央区域内。
基底操作器2内装有基底加热机构和基底旋转机构(这两机构都没有示出)，允许由这基底操作器2保持的基底200维持在恒定温度和以恒定速度旋转。
诸组V分子束源发射管，这些管是As发射管5和P发射管6，被设置成在真空室1的下中央区域内的在基底200的前方的位置处大致垂直取向(在该位置面向基底200的表面)。并且，As发射管5和P发射管6被设置成相互之间的定位关系相对于真空室1的中心对称(180°对称)。
诸组III分子束源发射管，这些发射管是Ga发射管3和In发射管4，是相对于As发射管5和P发射管6外围地布置，以致从这Ga发射管3和这In发射管4以及从上述As发射管5和P发射管6分别地发射的诸分子束以这样一方式散射，即当它们指向被基底操作器2保持的同一基底200的表面时产生一均匀分布。
将相应的诸发射管活门7安装在Ga发射管3和In发射管4的相应发射口的前方(在该发射管和基底表面之间)；这些相应的发射管活门7的打开和关闭可以发射和阻断来自相应发射管3、4的指向基底200的表面的分子束。在通常、或准备状态中时，诸相应的发射管活门阻断来自相应发射管3、4的分子束，防止它们朝基底200发射。
将控制从相应发射管5、6发射的和朝向基底200的分子束的发射和阻断的射线遮断器8安装在As发射管5和P发射管6的相应的发射口的前方处(在该发射管和基底表面之间)。射线遮断器8在结构上与上述图2的相同，以及能够交替地阻断从真空室1的中央处对称设置的As发射管5和P发射管6发射的分子束。
并且，在该例子中，射线遮断器8的旋转引起As分子束和P分子束以交替方式供应到基底200的表面；以及对于在这状态的该系统，Ga发射管3和In发射管4的各自的发射管活门7、7同步打开和关闭，相应的Ga和In分子束在基底200的表面上的发射产生在基底200的表面上GaInAsP晶体的外延生长。
如以上所述，因为As发射管5和P发射管6(通过使用射线断器8从其发射的诸分子束是脉冲的(受到间断控制))被安装在大致于基底200前方的位置，所以该例子的分子束外延生长设备可以实现较均匀分布的间断的分子束。此外，因为控制两个分子束源发射管(这些发射管是As发射管5和P发射管6)是通过一单个射线遮断器8执行的，所以不需外部的同步，可以在内部地和以较高的精确方式同步控制间断的诸分子束。但是，对于该例子的结构，因为它否则不可能同步阻挡来自As发射管5和P发射管6的分子束，所以可以将发射管活门安装在As发射管5和P发射管6的任一个处或两个处；以及在图7和8的结构中，将发射管活门7安装在As发射管5处。但是应注意倘若所使用的分子束源发射管具有内部阀门或其它这些关闭机构，就不需要安装这发射管活门。
该实施例不局限于组III-V复合的半导体晶体，例如GaInP晶体、GaInAsP晶体等，而是可以有效地用于获得组II-VI复合的半导体晶体。
在不脱离本发明的原理和基本特征的情况下，本发明可以体现在除了本文所述的形式之外的广泛不同的诸形式中。因此，上述诸实施例和工作的例子在所有方面仅是说明性的、而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书指出，决不由上述说明限制。并且在权利要求书的等价的范围内的所有修改和变化都落在本发明的范围之中。