基質(zhì)輔助外延系統(tǒng)設(shè)備

多腔室系統(tǒng)的協(xié)同工作基于先進(jìn)的設(shè)計(jì)和控制原理。以一個(gè)包含生長室、預(yù)處理室和分析室的三腔室系統(tǒng)為例，在生長前，樣品先進(jìn)入預(yù)處理室，在高真空環(huán)境下對(duì)樣品進(jìn)行清洗、除氣等預(yù)處理操作，去除樣品表面的雜質(zhì)和吸附氣體，為后續(xù)的薄膜生長提供清潔的表面。預(yù)處理完成后，通過可靠、快速的線性傳輸系統(tǒng)，將樣品傳輸?shù)缴L室。在生長室中，精確控制分子束外延、UHV濺射和脈沖激光沉積等工藝，進(jìn)行高質(zhì)量的薄膜生長。生長完成后，樣品被傳輸?shù)椒治鍪?，利用各種分析儀器，如反射高能電子衍射（RHEED）、俄歇電子能譜（AES）等，對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、成分和質(zhì)量進(jìn)行原位分析。差動(dòng)泵送系統(tǒng)維持工藝室在高污染源進(jìn)入時(shí)的真空度。基質(zhì)輔助外延系統(tǒng)設(shè)備

我們的標(biāo)準(zhǔn)脈沖激光沉積（PLD）系統(tǒng)是面向廣大科研用戶的高性價(jià)比解決方案。其主要設(shè)計(jì)理念是在保證關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到研究級(jí)水準(zhǔn)的同時(shí)，較大限度地優(yōu)化成本。系統(tǒng)配備了六靶位自動(dòng)切換裝置，允許用戶在一次真空循環(huán)中連續(xù)沉積多種不同材料，構(gòu)建復(fù)雜的異質(zhì)結(jié)或梯度薄膜。基板加熱器采用特殊設(shè)計(jì)的鉑金加熱片，不僅能在高真空下穩(wěn)定工作，還能在300毫托的氧氣氛圍中，將2英寸基板加熱至1200攝氏度，這對(duì)于生長需要高溫氧化環(huán)境的鈣鈦礦氧化物等關(guān)鍵功能材料至關(guān)重要。系統(tǒng)的基礎(chǔ)真空優(yōu)于5E-8帕斯卡，確保了薄膜生長前基板表面的整體潔凈，是獲得高質(zhì)量單晶外延薄膜的根本保證?；|(zhì)輔助外延系統(tǒng)坩堝超高真空位移臺(tái)若移動(dòng)不暢，需清潔導(dǎo)軌并添加適用的潤滑劑。

PLD-MBE與傳統(tǒng)熱蒸發(fā)MBE的對(duì)比。傳統(tǒng)MBE依賴于將固體源材料在克努森池中加熱至蒸發(fā)，其蒸發(fā)速率相對(duì)較低且穩(wěn)定，非常適合III-V族（如GaAs）和II-VI族（如ZnSe）半導(dǎo)體材料的生長。然而，對(duì)于高熔點(diǎn)金屬氧化物（如釕酸鹽、銥酸鹽），熱蒸發(fā)非常困難。PLD-MBE則利用高能激光輕松燒蝕任何高熔點(diǎn)靶材，突破了源材料的限制，將MBE技術(shù)的應(yīng)用范圍極大地?cái)U(kuò)展至復(fù)雜的氧化物家族，實(shí)現(xiàn)了“全氧化物分子束外延”。

與金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）的對(duì)比。MOCVD是大規(guī)模生產(chǎn)III-V族半導(dǎo)體光電器件（如LED、激光器）的主流技術(shù)，具有出色的均勻性和大規(guī)模生產(chǎn)能力。然而，MOCVD通常涉及高毒性和高反應(yīng)活性的金屬有機(jī)前驅(qū)體，設(shè)備與運(yùn)營成本高昂，且存在碳污染風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室階段的新材料探索和機(jī)理研究，PLD和MBE系統(tǒng)提供了更潔凈、更靈活、成本更低的平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的真空度和更精確的原位監(jiān)測，非常適合進(jìn)行基礎(chǔ)科學(xué)探索和原型驗(yàn)證。

產(chǎn)品還具備較廣闊的適用性，適用于III/V、II/VI族元素以及其他異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長，無論是常見的半導(dǎo)體材料，還是新型的功能材料，都能通過該設(shè)備進(jìn)行高質(zhì)量的薄膜沉積。并且，基板支架尺寸范圍從10×10毫米到4英寸，可滿足不同尺寸樣品的實(shí)驗(yàn)需求，無論是小型的基礎(chǔ)研究樣品，還是較大尺寸的應(yīng)用研究樣品，都能在設(shè)備上進(jìn)行處理，極大地拓展了設(shè)備在科研中的應(yīng)用范圍。

在沉積過程中，操作人員要密切監(jiān)控各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。觀察溫度傳感器和壓力傳感器的讀數(shù)，確保溫度和壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。通過設(shè)備配備的監(jiān)控系統(tǒng)，如石英天平用于沉積速率測量和厚度監(jiān)測器，實(shí)時(shí)監(jiān)測薄膜的沉積速率和厚度，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，保證薄膜的生長符合預(yù)期。 制備熱力學(xué)準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)人工合成新材料，PLD 方法優(yōu)勢明顯。

基板在沉積過程中的旋轉(zhuǎn)功能對(duì)于獲得成分和厚度高度均勻的薄膜至關(guān)重要。在PLD過程中，激光燒蝕產(chǎn)生的等離子體羽輝（Plume）具有一定的空間分布，通常呈中心密度高、邊緣密度低的余弦分布。如果基板靜止不動(dòng)，沉積出的薄膜將會(huì)中間厚、邊緣薄，形成一道“山峰”。通過讓基板繞其中心軸勻速旋轉(zhuǎn)，薄膜的每一個(gè)點(diǎn)都會(huì)周期性地經(jīng)過羽輝的中心和邊緣，對(duì)沉積速率進(jìn)行時(shí)間上的平均，從而有效地補(bǔ)償了羽輝空間分布的不均勻性，從而獲得厚度變化率小于±2%的優(yōu)異均勻性。系統(tǒng)配備多達(dá)10個(gè)蒸發(fā)源端口，滿足多樣沉積需求?；|(zhì)輔助外延系統(tǒng)坩堝

可編程溫控系統(tǒng)支持復(fù)雜升降溫工藝曲線?；|(zhì)輔助外延系統(tǒng)設(shè)備

雜氧化物材料是當(dāng)今凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)的前沿陣地，而這正是PLD技術(shù)大顯身手的舞臺(tái)。高溫超導(dǎo)銅氧化物、龐磁阻錳氧化物、多鐵性鉍鐵氧體以及鐵電鈦酸鍶鋇等材料，都具有復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)和氧化學(xué)計(jì)量比要求。PLD技術(shù)由于其非平衡的沉積特性，能夠?qū)胁牡幕瘜W(xué)計(jì)量比高度忠實(shí)地轉(zhuǎn)移到生長的薄膜中，這是其他沉積技術(shù)難以比擬的。通過在沉積過程中精確引入氧氣氛圍，并配合高溫加熱，可以成功制備出具有特定氧空位濃度和晶體結(jié)構(gòu)的功能性氧化物薄膜，用于探索其奇特的物理現(xiàn)象和開發(fā)下一代電子器件。基質(zhì)輔助外延系統(tǒng)設(shè)備

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