Faire "pousser" un cristal

          Un monocristal est formé d'atomes placés de façon périodique et liés entre eux par des liaisons chimiques. Les atomes situés sur les bords du cristal voient leurs liaisons chimiques vacantes. Il est alors possible de faire pousser un réseau cristallin en apportant des atomes qui viendront combler ces liaisons, reproduisant ainsi la périodicité de la couche de départ (substrat).
Si les atomes apportés sont de la même nature que les atomes du substrat, on parle d'épitaxie. Si ils sont de nature différente, il est question d'hétéro-épitaxie. Il est possible de faire pousser des cristaux formés de plusieurs couches de nature différentes.

Epitaxie par jet moléculaire:

          La manipulation se déroule dans une enceinte à très basse pression résiduelle (typiquement P <=6x10^-9 Pascal) dans laquelle est placé le substrat. Des flux de particules émis par évaporation de souches solides ou par injection directe de gaz sont alors émis dans l'enceinte en direction du substrat. La très basse pression de l'enceinte permet une augmentation du libre parcours moyen (distance moyenne effectué par une particule entre deux chocs) augmentant ainsi fortement la probabilité qu'une particule émise atteigne le substrat.
Cette technique est très utile pour fabriquer des semi-conducteurs multicouches à couches très fines puisqu'il est possible de contrôler des épaisseurs de couches de l'ordre du nanomètre.
L'inconvénient est que ce système est très lent et donc inapproprié pour épitaxier des semi-conducteurs en couches épaisses.

Epitaxie en phase vapeur:

Contrairement à l'épitaxie par jet moléculaire, l'épitaxie en phase vapeur nécessite le chauffage du substrat. Des flux de particules sont vaporisés en direction du substrat. Il n'est pas nécessaire de faire le vide dans l'enceinte.

Schéma d'une épitaxie en phase vapeur