L'épitaxie par jets moléculaires (ou MBE pour Molecular Beam Epitaxy) est une technique consistant à envoyer un ou plusieurs jets moléculaires vers un substrat préalablement choisi pour réaliser une croissance épitaxiale. Elle permet de faire croître des échantillons nanostructurés de plusieurs cm2 à une vitesse d'environ une monocouche atomique par seconde.

Un sas d’introduction équipé d’une pompe turbomoléculaire ;
Une chambre de préparation qui contient :
a) Un canon permettant le bombardement ionique des surfaces (ions Ar+ d’énergie comprise entre 1 et 8 keV) ;
b) Un four permettant un chauffage jusqu'à 1800°C en combinant l’effet Joule jusqu'à 500°C et le bombardement électronique au-dessus ;
c) Un thermocouple et/ou un thermomètre infrarouge pour mesurer la température durant la croissance ;
d) Une vanne de micro-fuite pour introduire de gaz.
Conditions de Knudsen[modifier | modifier le code]
L'opérateur désire presque toujours réaliser la croissance de matériaux solides à température ambiante.
Il place pour cela les matériaux dans des creusets de PNB (nitrure de bore pyrolitique, stable et peu réactif jusqu'à 2000K) situés au sein d'une cellule de Knudsen.

La température d'évaporation doit être précisément contrôlée car elle détermine le flux moléculaire arrivant sur l'échantillon. La croissance des matériaux doit être relativement lente, afin d'éviter que des molécules évaporées réagissent avec d'autres avant d'avoir atteint le substrat. L'opérateur s'assure que le libre parcours (\lambda) moyen soit supérieur à la distance séparant la cellule de Knudsen au substrat. En pratique on fait en sorte que \lambda soit supérieur à 1 mètre. Si ces conditions sont observées on peut alors parler de « jets moléculaires ».

On peut montrer1 que \lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \pi \sigma^2 n} où

\sigma est la distance à partir de laquelle on considère que les molécules sont en collision (on suppose les molécules sphériques de rayon \sigma, typiquement de