一种新型超高温分子束外延用蒸发源.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109440187A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811645189.4(22)申请日2018.12.29(71)申请人费勉仪器科技（上海）有限公司地址201906上海市宝山区顾村工业园区富联二路189号4幢(72)发明人谢斌平刘鑫张德雨王帅(74)专利代理机构上海精晟知识产权代理有限公司31253代理人冯子玲(51)Int.Cl.C30B25/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种新型超高温分子束外延用蒸发源(57)摘要本发明提供了一种新型超高温分子束外延用蒸发源，用于解决现有技术中蒸发源结构复杂，能耗高，极限温度低，放气严重的技术问题，包括：浅坩埚、支撑筒、灯丝、电极、支撑杆和法兰；其中，浅坩埚内盛有待蒸发原料，浅坩埚接地；支撑筒支撑浅坩埚；灯丝为高温金属材料，灯丝与电极接通；电极连接负高压电源；支撑杆连接支撑筒与法兰，法兰电接地。实施本发明的技术方案，待蒸发原料均匀受热，可提供难熔材料的大束流稳定蒸发；灯丝具备两种加热功能蒸发源结构简单，降低能耗，利于实现工业化生产；蒸发源设备小，放气少；通过调节栅网上的低压负电，调节电子束量，并且设置测温装置，实现对坩埚温度的建议、精准的调控。CN109440187ACN109440187A权利要求书1/1页1.一种新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，包括：浅坩埚、支撑筒、灯丝、电极、支撑杆和法兰；其中，所述浅坩埚内盛有待蒸发原料，所述浅坩埚接地；所述支撑筒支撑所述浅坩埚；所述灯丝为高温金属材料，所述灯丝与所述电极接通；所述电极连接负高压电源；所述支撑杆连接所述支撑筒与所述法兰，所述法兰电接地。2.根据权利要求1所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，所述浅坩埚的深度不大于其直径。3.根据权利要求2所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，还包括设置于所述灯丝与所述浅坩埚之间的栅网。4.根据权利要求3所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，所述栅网连接至负电压，在[-150V,0]范围内。5.根据权利要求4所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，所述栅网的材料为钽或钼，钨。6.根据权利要求5所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，还包括设置于所述灯丝与所述电极之间的电子反射板，设置于所述灯丝与所述电极之间以及所述电极下方的热屏蔽层，所述热屏蔽层的数量为1-15层。7.根据权利要求6所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，所述热屏蔽层的材料为高熔点金属，包括但不限于钽或钼，钨。8.根据权利要求7所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，还包括设置于所述支撑筒内侧的外侧热屏蔽层，所述外侧热屏蔽层的材料为耐高温金属材料，包括但不限于钽或钼，钨。9.根据权利要求8所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，所述支撑筒可配备冷却屏蔽装置，所述冷却屏蔽装置设置为所述支撑筒的水冷夹层装置。10.根据权利要求9所述的新型超高温分子束外延用蒸发源，其特征在于，还包括测温装置，所述测温装置为红外测温仪或热电偶。2CN109440187A说明书1/6页一种新型超高温分子束外延用蒸发源技术领域[0001]本发明涉及镀膜工艺，特别涉及一种新型超高温分子束外延用蒸发源。背景技术[0002]分子束外延，即MBE，是生长高质量单晶薄膜和纳米结构的重要手段，蒸发源是分子束外延系统的重要组成部分，一般为努森扩散炉，即K-Cell。于高温区和超高温区蒸发源，传统K-Cell的最高工作温度大约在1500℃左右，多采用灯丝加热或者辐射加热坩埚内的材料获得蒸发束流，特种高温源能达到2000℃。而对于高熔点材料的MBE生长，需要令蒸发源长时间稳定在高温区以维持稳定的蒸发束流，这对传统K-Cell提出了挑战，常用的解决方法采用电子束蒸发源加热材料，利用加速电子轰击蒸发材料，电子的动能转换成热能使材料加热蒸发或升华。电子束蒸发源可以在较短时间内获得极高的能量密度，然而大型电子束蒸发源体积庞大，结构复杂，功率巨大接近15KW，放气严重，不适合科研行业MBE系统使用。而微型棒材式电子束源，束流很小，并且束流稳定性差。特别对于熔点低于蒸发温度的材料使用难度高，条件苛刻。[0003]另外一种采用复合型加热方式的蒸发源，令灯丝环绕坩埚，加热电流可以使坩埚达到较高温度，同时给坩埚加正高压，获得的高能电子束进一步为坩埚提供热能，从而获得蒸发束流。相比传统K-Cell，这种蒸发源可以获得更高的工作温度，特别当辐射热和电子束功率处于相同量级时，容易实现坩埚在高温下的稳定温度。然而，该类型蒸发源结构复杂，消耗功率大，放气严重，加热器容易变形，不利于精密外