基板加热系统是控制薄膜结晶质量的主要部件之一。我们的系统采用耐高温氧化的铂金电阻加热片,可以直接对2英寸大小的基板进行辐射加热。其精密温控系统能够实现从室温到1200摄氏度的宽范围精确控制,并且在整个基板表面,温度均匀性误差小于3%。在沉积过程中,基板还可以通过电机驱动进行连续旋转,这一功能确保了从靶材飞来的等离子体羽辉能够均匀地覆盖在整个基板表面,从而获得厚度高度均匀的薄膜,这对于后续的器件制备和性能表征至关重要。启动设备前,需检查超高真空成膜室本底真空度是否达 < 5e-8 pa。外延系统腔室

与本产品配套使用的真空泵可选择螺杆式真空泵,其具有高真空度的特点,极限真空度能满足设备对基本压力从5×10⁻¹⁰至5×10⁻¹¹mbar的要求,且采用干式运行方式,不会产生油污染,不会对设备内的高真空环境造成影响,确保设备的正常运行和薄膜的高质量生长。气体源可选用高精度的质量流量控制器,它能精确控制气体的流量,满足设备在薄膜沉积过程中对不同气体流量的需求。例如,在生长半导体材料时,需要精确控制各种气体的比例,以保证薄膜的成分和性能符合要求。外延系统腔室系统配备多达10个蒸发源端口,满足多样沉积需求。

沉积过程中的参数设置直接影响薄膜的质量和性能,需要根据实验目的和材料特性进行精确调整。温度是一个关键参数,基板温度可在很宽的范围内进行控制,从液氮温度(LN₂)达到1400°C。在生长半导体材料时,不同的材料和生长阶段对温度有不同的要求。例如,生长砷化镓(GaAs)薄膜时,适宜的基板温度通常在500-600°C之间,在此温度下,原子具有足够的能量在基板表面扩散和排列,有利于形成高质量的晶体结构。若温度过低,原子活性不足,可能导致薄膜结晶度差,出现缺陷;若温度过高,可能会使薄膜的应力增大,甚至出现开裂等问题。
设备在特殊环境下展现出强大的适应性和应用潜力。在高温环境应用方面,设备的加热元件由固体SiC制成,具有稳定、长寿命的特点,能够使基板达到高达1400°C的高温。在研究高温超导材料时,高温环境是必不可少的。以钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜的制备为例,需要在高温下使原子具有足够的能量进行扩散和排列,形成高质量的超导薄膜结构。设备的高温能力能够满足这一需求,精确控制高温环境下的薄膜生长过程,有助于研究超导材料在高温下的性能和特性,为超导技术的发展提供实验支持。真空系统维护区域需保持干燥清洁,防止部件受潮损坏。

真空度抽不上去或抽速缓慢是常见的故障之一。排查应遵循由外到内、由简到繁的原则。首先,检查前级干式机械泵的出口压力是否正常,以确认其工作能力。其次,检查所有真空阀门(尤其是粗抽阀和高真空阀)的开启状态是否正确。然后,考虑进行氦质谱检漏,重点检查近期动过的法兰密封面、电极引入端和观察窗。如果无漏气,则问题可能源于腔体内部放气,比如更换靶材或样品后腔体暴露大气时间过长,内壁吸附了大量水汽,需要延长烘烤和抽气时间。也有可能是分子泵性能下降,需要专业检修。小型研究开发场景中,此 PLD 系统体积适中,节省实验室空间。外延系统腔室
设备主机架刚性可调,确保各组件准确对中。外延系统腔室
本产品与CVD技术对比,CVD(化学气相沉积)技术通过化学反应在气相中生成固态薄膜,与本产品在多个方面存在明显差异。在反应条件上,CVD通常需要在较高温度下进行,一般在800-1100°C,这对一些对温度敏感的材料和衬底来说,可能会导致材料性能改变或衬底变形。本产品的沉积过程温度可在很宽的范围内控制,从液氮温度到1400°C,能满足不同材料的生长需求,对于一些不能承受高温的材料,可在低温环境下进行沉积,避免材料性能受损。外延系统腔室
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