אפיטקסיה מפאזת אדים אורגנומתכתיים
היסטוריה

התגובה הראשונה בין תרכבות אורגנו-מתכתית והידריד ליצירת תרכובת III-V דווחה לראשונה ב-1960 במעבדות של יוניון קרבייד (אנ') בקליבלנד, אוהיו. במקרה זה שוקעה אבקה של אינדיום פוספיד (אנ') (InP) מהתגובה בין טרימתיל-אינדיום (אנ') (TMIn) ופוספין (PH3). עם זאת, מציינים את 1968 כשנה שבה הומצאה השיטה על ידי מדען החומרים האמריקאי הארולד מנסוויט (Harold M. Manasevit) (אנ') בנורת' אמריקן אוויאיישן (North American Aviation - NAA), כיום רוקוול אינטרנשיונל (Rockwell International). הוא פיתח את השיטה עבור אפיטקסיה של גליום ארסניד (GaAs), ושל תרכובות Ga-V אחרות. אחר כך גידל גם שכבות של מוליכים למחצה III-V, II-VI (אנ') ו-IV-VI רבים אחרים, כולל הדיווח הראשון על הגידול של גליום ניטריד (GaN) חד גבישי ואלומיניום ניטריד (אנ') (AlN) על ספיר (0001), תהליך המשמש לקראת תום הרבע הראשון של המאה ה-21 לייצור מסחרי של כל הנוריות פולטות אור (LEDs) באור הנראה.
בשנים הראשונות לאחר המצאת השיטה על ידי מנסוויט ושותפיו הייתה איכות השכבות, בעיקר מספר הפגמים בשכבות והביצועים החשמליים שלהן, ירודה. זו הייתה התוצאה של ניקיון בלתי מספק של חומרי המוצא. לקח יותר מעשור עד שבעיה זו נפתרה במידה נאותה להשגת ניידות אלקטרונים גבוהה מ-100,000 סמ"ר לוולט לשנייה. הישג זה עשה את שיטת ה-MOVPE לבת-תחרות בשיטה האלטרנטיבית לאפיטקסיה של GaAs - שיטת האפיטקסיה של קרן מולקולרית (MBE), שהתחילה להתפתח באותן שנים. הדבר נכון היה לא רק לטרנזיסטורים של ניידות מהירה (high-mobility) אלא גם, ובעיקר, להתפתחות של התקנים אלקטרו-אופטיים מתקדמים. בעיקר, האפיטקסיה של מבנים שנתנו לייזרים עם סף הפעלה נמוך, המבוססים על בורות קוונטיים, הפכה את שיטת ה-MOVPE משיטה מעבדתית לשיטת אפיטקסיה תעשייתית.
הקלות שבה ניתן לגדל GaAs מטרימתיל-גליום (אנ') (TMGa) וארסין (אנ') (AsH3) לא הייתה נחלת כלל התרכובות שניסו לגדל ב-MOVPE. קושי רב היה בגידול שכבות מבוססות InP, בגלל תגובת הפילמור המוקדמת המתרחשת כאשר טרימתיל אינדיום (TMIn) ופוספין (PH3) נפגשים. כדי לפתור בעיה זו התחילו לגדל שכבות ב-MOVPE בלחץ מופחת (כעשירית אטמוספירה). החשיבות של פתרון זה הייתה בפתיחת הדרך לגידול סגסוגות טרנריות (למשל, InGaP (אנ')) וקווטרנריות (למשל, InGaAsP (אנ')) מתואמות סריג למצעי InP, שמהן הכינו לייזרים וגלאים לתחום התת-אדום הקרוב. התקנים אלו נדרשו לשוק הגדל של תקשורת ארוכת טווח בסיבים אופטיים באורך גל של 1.5 מיקרון.
במקביל חלה התפתחות בגידול שכבות להתקנים בתחומי התת-אדום הארוכים יותר עבור גלאים להדמאה תרמית, לייזרים באורכי גל ארוכים והתקנים תרמו-וולטאיים. שכבות אלו משותתות על תרכובות מכילות אנטימון (InSb (אנ'), GaSb, AlSb וסגסוגותיהם), או על סגסוגות של HgCdTe (אנ'). הבעיה בגידול תרכובות מכילות אנטימון היא, שבניגוד לגידול מוליכים למחצה מבוססי GaAs או InP, שלגידולם משתמשים בהידרידים של היסודות האל-מתכתיים, ההידריד של אנטימון (סְטִיבִּין (אנ'), SbH3) אינו יציב. זה אילץ שימוש בתרכובות אורגנו-מתכתיות של אנטימון, למשל טרימתיל סְטִיבִּין (אנ') (טרימתיל אנטימון, TMSb), על כל הבעיות הכרוכות בכך (בעיקר זיהום השכבות בפחמן), וזאת בנוסף לבעיה של גבישים קטנים (גבישונים) של אנטימון על פני השטח, בגלל הנדיפות הנמוכה שלו, המונעת שימוש בעודף של אטומי V במהלך הגידול.
שיטת ה-MOVPE הפכה לתעשייתית לקראת סוף שנות ה-80 של המאה ה-20, בזכות פתרון בעיית הניקיון של התרכובות האורגנו-מתכתיות המשמשות כמגיבים (פרוקרסרים) בגידול, ובזכות הכניסה של מספר יצרני ציוד מסחריים לתחום בניית מכונות גידול של שכבות ב-MOVPE. אבל הזינוק הגדול שלה חל בתחילת שנות ה-90 של אותה מאה, בעקבות ההצלחה במימוש דיודות פולטות אור כחול ולבן בשכבות מבוססות סגסוגות של מל"מ ניטרידים (InGaN ו-AlGaN (אנ')).