设备的自动化控制功能为科研工作带来了极大的便利和高效性。以自动生长程序编写为例,科研人员可通过PLC单元和软件,根据实验需求精确设定各项参数,如分子束的流量、基板的加热温度、沉积时间等,将这些参数按照特定的顺序和逻辑编写成自动生长程序。在运行程序时,设备能严格按照预设步骤自动执行,无需人工实时干预,较大节省了人力和时间成本。
石英晶体微天平(QCM)也是重要的原位监测工具,它基于石英晶体的压电效应,通过测量晶体振荡频率的变化来实时监测薄膜的沉积速率和厚度。在薄膜沉积过程中,随着薄膜厚度的增加,石英晶体的振荡频率会发生相应变化,通过预先建立的频率与厚度的关系模型,就可以精确地监测薄膜的生长情况。 气路使用前,检查气体流量计是否正常,确保气体稳定供应。金属材料外延系统厂家

靶材的制备与安装是PLD工艺的第一步,需要格外仔细。靶材通常由高纯度的粉末经过压制和高温烧结制成,密度应尽可能高以保证沉积过程的稳定性。在将靶材安装到靶盘上时,需佩戴洁净的无粉手套,避免任何油污或灰尘污染靶面。将靶材牢固固定后,通过步进电机控制的旋转机构,确保每次激光脉冲都能打在靶材的一个新位置上,从而避免对同一位置过度烧蚀形成深坑,保证在整个沉积过程中等离子体羽辉的稳定性,进而获得厚度均匀的薄膜。
基板的预处理与装载同样至关重要。基板需要经过一系列严格的化学清洗流程,例如使用二甲基酮、乙醇和去离子水在超声清洗机中依次清洗,以去除有机污染物和颗粒。清洗后的基板需要用高纯氮气吹干,并尽快装入样品搬运室。在操作过程中,应使用匹配的基板夹具,避免用手直接接触基片的表面。装载时需确保基板与加热片接触良好,以保证热传导效率,使基板温度测量和控制更为准确。 脉冲激光分子束外延系统监控差动泵送系统维持工艺室在高污染源进入时的真空度。

建立规范的耗材与备件管理体系。建立完善的设备使用日志和样品生长档案是实验室管理的良好实践。每次开机、沉积、关机以及任何维护操作都应有详细记录,包括日期、操作人员、关键参数(如真空度、温度、气体压力等)以及任何异常情况。为确保科研工作的连续性,实验室应储备一些常用且关键的耗材和备件。例如:各种尺寸的CF铜密封垫圈、不同规格的高真空法兰、热电偶、用于清洁的无尘布和高纯溶剂、以及备用靶材等。同时,对于分子泵轴承、激光器灯管等生命周期可预测的主要部件,应做好记录并提前采购备件。建立清晰的管理清单,注明库存数量和存放位置,以便在需要时能够快速取用。
当出现故障时,可按照一定的方法和步骤进行排查。首先进行硬件连接检查,查看真空管道、电源线、信号线等连接是否牢固,有无松动、破损或短路现象。例如,对于真空度异常故障,重点检查真空管道各连接处的密封情况,可使用真空检漏仪进行检测,确定是否存在泄漏点。接着检查软件设置,确认温度、压力、沉积速率等参数的设置是否正确。比如温度控制不稳定时,查看温度控制系统的参数设置,包括目标温度、温度调节范围、调节周期等,是否与实验要求相符。对于复杂故障,可采用替换法进行排查。当怀疑某个部件出现故障时,如怀疑温度传感器故障,可更换一个新的传感器,观察故障是否消失,以确定故障部件。多腔室分子束外延系统搭配 PLD 功能,可拓展实验研究范围。

脉冲激光分子束外延(PLD-MBE)系统展示了当今超高真空薄膜制备技术的顶峰。它巧妙地将脉冲激光沉积(PLD)技术的高灵活性、易于实现复杂化学计量比转移的优点,与分子束外延(MBE)技术的超高真空环境、原位实时监控和原子级精度的控制能力融为一体。这种系统特别适合于生长具有精确层状结构的新型氧化物、氮化物以及多元复合薄膜材料。研究人员可以在一个集成化的超高真空环境中,利用脉冲激光烧蚀难熔靶材,同时在基板上实现原子尺度的外延生长,并通过反射高能电子衍射(RHEED)实时观察薄膜生长的每一个原子层,从而为探索前沿量子材料、高温超导薄膜、多铁性材料等提供了强大工具。系统提供远程控制接口便于实验数据采集。旋转基片台外延系统销售
全自动分子束外延生长系统与该 PLD 系统协同,实现高效制备。金属材料外延系统厂家
样品装载是实验的重要环节,正确的装载方法和注意事项能够确保样品在沉积过程中获得良好的结果。在装载样品前,需对样品进行严格的清洁处理。使用合适的清洗剂,如二甲基酮、酒精等,去除样品表面的油污、灰尘和杂质,以保证薄膜与样品表面有良好的附着性。对于一些特殊样品,可能需要采用更精细的清洗工艺,如超声清洗等。
装载样品时,要通过设备的负载锁定室进行操作。先将样品放入负载锁定室,关闭室门,然后对负载锁定室进行抽真空,使其真空度与工艺室相近。这样可以避免在将样品传输到工艺室时,因压力差过大而对设备和样品造成损害。通过可靠、快速的线性传输系统,将样品从负载锁定室传输到工艺室的基板支架上。在传输过程中,要确保传输系统运行平稳,避免样品晃动或掉落。 金属材料外延系统厂家
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