脉冲激光分子束外延系统应用

与其他技术相比，传统MBE技术在半导体材料、氧化物薄膜等材料生长领域应用已久，有着成熟的技术体系。然而，公司产品与之相比，在多个方面展现出独特优势。从生长机理来看，传统MBE主要依靠热蒸发使原子或分子束蒸发到衬底表面进行生长。而本产品不仅包含热蒸发，还集成了脉冲激光沉积等多种技术，能通过激光能量精确控制原子的蒸发和溅射，使原子更有序地在衬底表面沉积，从而在生长一些复杂结构的薄膜时，能更好地控制原子排列，提高薄膜的结晶质量。但是设备复杂度方面，传统 MBE 设备通常结构较为复杂，多个部件的协同工作对操作人员的技能要求较高，维护成本也相对较高。本产品在设计上进行了优化，采用模块化设计，各部件之间的连接和操作更加简便，降低了设备的整体复杂度，方便操作人员进行日常操作和维护。关闭设备时，先关停激光，再逐步降低基板温度至室温。脉冲激光分子束外延系统应用

与传统 MBE 技术对比，传统 MBE 技术在半导体材料、氧化物薄膜等材料生长领域应用已久，有着成熟的技术体系。然而，公司产品与之相比，在多个方面展现出独特优势。生长速率是一个重要对比点，传统 MBE 生长速率相对较慢，这在一定程度上限制了实验效率和生产效率。本产品通过优化分子束流量控制和激光能量调节，可在保证薄膜质量的前提下，适当提高生长速率，例如在生长 III/V 族半导体薄膜时，生长速率可比传统 MBE 提高 20% - 30% ，较大缩短了实验周期和生产时间，提高了科研和生产效率。脉冲激光分子束外延系统应用2 英寸基板规格，适合多数小型研究级薄膜制备实验。

扫描型差分RHEED的高级应用远不止于监测生长速率。通过对RHEED衍射图案的精细分析，可以获取丰富的表面结构信息。例如，当图案呈现清晰、锋利的条纹时，表明薄膜表面非常平整，是二维层状生长模式；如果条纹变得模糊或出现点状图案，则可能意味着表面粗糙化或转变为三维岛状生长。此外，通过对衍射点强度的空间扫描分析，可以定量评估大面积薄膜的晶体取向一致性。这些实时反馈的信息是指导研究人员动态调整生长参数（如温度、激光频率）以优化薄膜质量的直接依据。

系统的超高真空成膜室是整个设备的心脏，其性能直接决定了所能制备薄膜的质量上限。我们的腔室采用SUS304不锈钢材质，经过精密焊接和严格的氦质谱检漏，确保其真空密封性。内表面经过电解抛光处理，这一工艺极大地减少了材料的表面积，降低了腔体壁在真空下吸附的气体分子数量以及在受热时的出气率，是实现并维持极高真空（<5E-8 Pa）的关键。在这样的环境下，气体分子的平均自由程远大于腔室的尺寸，使得从靶材飞出的等离子体羽辉（Plume）能够几乎无碰撞地直达基板，同时也保证了沉积前基板表面可以长时间保持原子级别的清洁。系统故障诊断可通过软件自检功能快速定位。

在技术对比与独特价值方面，PLD技术与磁控溅射技术在沉积多元氧化物时的对比。磁控溅射通常使用多个射频或直流电源同时溅射不同组分的靶材，通过控制各电源的功率来调节薄膜成分，控制相对复杂。而PLD技术较大的优势在于其“复制”效应，即使靶材化学成分非常复杂，也能在一次激光脉冲下实现化学计量比的忠实转移，极大地简化了多组分材料（如含有五种以上元素的高熵氧化物）的研发流程。此外，PLD的瞬时高能量沉积过程更易于形成亚稳态的晶体结构。与普通 MBE 系统比，该 PLD 系统性价比更高，适合研究级应用。脉冲激光分子束外延系统应用

脉冲激光透过石英窗产生高能等离子体羽辉。脉冲激光分子束外延系统应用

在规划实验室空间布局时，控制区应设置在操作人员便于观察设备运行状态的位置，配备操作控制台、计算机等设备，方便操作人员对设备进行参数设置、监控和故障排查。由于设备采用PLC单元和软件全程控制沉积工艺和设备，控制区的计算机性能要满足软件运行的需求，且操作控制台的布局要符合人体工程学原理，提高操作人员的工作效率。安全通道要保持畅通无阻，宽度应符合安全标准，一般不小于1.1米，确保在紧急情况下人员能够迅速疏散。同时，要合理安排设备与通道的距离，避免设备突出部分阻碍通道通行。脉冲激光分子束外延系统应用

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