專利名稱：薄膜沉積腔及應(yīng)用該薄膜沉積腔的薄膜沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及薄膜材料的沉積設(shè)備，特別涉及一種分子束輔助脈沖激光沉積的薄膜沉積腔及應(yīng)用該薄膜沉積腔的薄膜沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
薄膜材料的制備方法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)兩大類，這兩類方法及其制備的薄膜材料各具特色，均已得到廣泛的應(yīng)用。本實(shí)用新型屬于物理氣相沉積的范疇，在現(xiàn)有的物理氣相沉積方法中，與本實(shí)用新型關(guān)系最密切的是脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition,簡(jiǎn)稱PLD)技術(shù)和分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,簡(jiǎn)稱MBE)技術(shù)。以下對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行分別說(shuō)明。分子束外延和脈沖激光沉積分別是二十世紀(jì)七十年代、八十年代以來(lái)迅速發(fā)展起 來(lái)的薄膜制備技術(shù)。這兩種技術(shù)均與特定的設(shè)備相關(guān)聯(lián)。事實(shí)上，無(wú)論是脈沖激光沉積技術(shù)，還是分子束外延技術(shù)，都是特定的方法與特定的設(shè)備的統(tǒng)一。其中，脈沖激光沉積技術(shù)所使用的設(shè)備包括準(zhǔn)分子激光器和腔體及其附屬裝置——內(nèi)置于真空室中的基片臺(tái)、靶材托架等；分子束外延技術(shù)所使用的設(shè)備包括束源爐、真空室及其附屬裝置——內(nèi)置于真空室中的基片臺(tái)、可以開(kāi)合的束源爐擋板(亦稱為“束源爐快門”)等，以及原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。脈沖激光沉積和分子束外延這兩種技術(shù)所使用的設(shè)備均涉及真空室，所不同的是，就技術(shù)傳統(tǒng)而言，分子束外延對(duì)真空室的真空度要求更高。另外，分子束外延在制備薄膜材料的過(guò)程中也可能涉及單質(zhì)元素通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成化合物薄膜的成膜過(guò)程。不過(guò)，從總體上說(shuō)，分子束外延仍屬于物理氣相沉積的范疇。脈沖激光沉積方法制備薄膜的步驟包括根據(jù)擬制備的薄膜的物質(zhì)成分制備靶材；將靶材安裝于真空室內(nèi)的靶材托架上，該靶材托架能夠在旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；將用于薄膜生長(zhǎng)的基片(單晶襯底)置于真空室內(nèi)的靶材托架對(duì)面的基片臺(tái)上，利用機(jī)械泵和分子泵對(duì)真空室進(jìn)行抽真空，使真空室內(nèi)的真空度達(dá)到預(yù)定的真空條件；將基片加熱至預(yù)定溫度；利用準(zhǔn)分子激光器，用一定能量密度的脈沖激光經(jīng)過(guò)聚焦后，穿過(guò)真空室腔體外殼上的激光入射口入射到真空室內(nèi)的靶材表面上；靶材表面的物質(zhì)在高能量脈沖激光的轟擊作用下，瞬間蒸發(fā)、轉(zhuǎn)化為含有靶材組分的等離子體羽輝；等離子體羽輝射向基片，并與基片接觸后，在基片上沉積、成核、外延生長(zhǎng)從而形成薄膜。脈沖激光沉積方法的主要優(yōu)點(diǎn)是(I)沉積速度快；(2)對(duì)襯底的溫度要求低；(3)所能夠制備的薄膜種類多，對(duì)靶材的物質(zhì)成分幾乎沒(méi)有限制，可以沉積高熔點(diǎn)材料的薄膜；
(4)與靶材成分的一致性好，因而容易獲得所期望的化學(xué)計(jì)量比的多組分薄膜；(5)定向性強(qiáng)，薄膜分辨率高，能實(shí)現(xiàn)微區(qū)沉積。不過(guò)，脈沖激光沉積方法也有不足，主要是(I)由于薄膜是島狀生長(zhǎng)，故較難獲得幾個(gè)原胞層的超薄膜；(2)由于等離子體羽輝具有很強(qiáng)的方向性，以致所制備的薄膜不夠均勻；(3)難以制備大面積的薄膜。分子束外延方法制備薄膜的步驟包括將用于制備薄膜的束源材料分別置于與真空室連通的各個(gè)束源爐中；將用于薄膜生長(zhǎng)的基片(單晶襯底)置于真空室內(nèi)的基片臺(tái)上；利用機(jī)械泵和分子泵對(duì)真空室進(jìn)行抽真空，使真空室內(nèi)的真空度達(dá)到預(yù)定的高真空條件；將基片加熱至預(yù)定溫度；在超高真空條件下，將束源爐中的束源材料加熱，使其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，經(jīng)小孔準(zhǔn)直后形成分子束，分子束穿過(guò)束源爐擋板，噴射到被加熱至預(yù)定溫度的基片表面上；在此過(guò)程中，通過(guò)控制分子束在基片表面上的掃描，便可使分子束中的分子或原子在基片表面上生長(zhǎng)，從而獲得均勻的外延層；特別是，在四極質(zhì)譜儀、光譜儀等原位實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器的監(jiān)控下，分子束中的分子或原子按晶體排列，一層層地在基片上“外延生長(zhǎng)”，最終形成所需要的薄膜。分子束外延方法的主要優(yōu)點(diǎn)是(I)可以制備不同摻雜程度或者不同成分的多層結(jié)構(gòu)薄膜；(2)可以精確地控制薄膜的外延層厚度，制備超薄層的薄膜；(3)外延生長(zhǎng)的溫度較低，有利于提高外延層的純度和完整性；(4)利用各種元素的粘附系數(shù)的差別，可制成化學(xué)配比較好的化合物半導(dǎo)體薄膜。當(dāng)然，分子束外延方法也有其不足，主要是(I)分子束是靠加熱束源爐產(chǎn)生的，故難以獲得高熔點(diǎn)材料的分子束，因此，該方法不適合制備高熔點(diǎn)材料的薄膜；(2)該方法不能在較高氣體分壓，尤其是較高氧分壓的條件下運(yùn)用，故不適合制備含有氧化物的超導(dǎo)體、鐵電體、鐵磁體、光學(xué)晶體以及有機(jī)高分子材料薄膜。
·和不足，而怎樣彌補(bǔ)脈沖激光沉積方法和分子束外延方法各自的不足，特別是充分吸收這兩種方法各自的優(yōu)點(diǎn)，以便制備質(zhì)量更好的薄膜，甚至制備現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法制備的薄膜，則是自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直在探索的問(wèn)題。然而，從國(guó)內(nèi)外已公開(kāi)發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)看，迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)尚未在這個(gè)問(wèn)題上取得實(shí)質(zhì)性突破。需要說(shuō)明的是，部分研究人員所聲稱的激光分子束外延(L-MBE)方法，本質(zhì)上仍屬于脈沖激光沉積方法的范疇。這是因?yàn)榧す夥肿邮庋臃椒ㄖ皇窃趥鹘y(tǒng)的PLD方法的基礎(chǔ)上，采用了分子束外延方法所要求的高真空條件和原位實(shí)時(shí)監(jiān)控手段，而沒(méi)有真正利用分子束流來(lái)制備薄膜，亦即薄膜制備的微觀動(dòng)力學(xué)過(guò)程仍然是脈沖激光沉積，與分子束外延沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的聯(lián)系。由于人們研發(fā)L-MBE的根本目的是為了把PLD和MBE兩種方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)并克服這兩種方法各自的不足，而事實(shí)是，L-MBE使用的設(shè)備中根本沒(méi)有束源爐這一實(shí)現(xiàn)MBE成膜過(guò)程所必不可少的裝置，這說(shuō)明在PLD和MBE的結(jié)合問(wèn)題上，L-MBE給人們提供了一種相反的技術(shù)啟示，亦即束源爐和準(zhǔn)分子激光器這兩種分別用于MBE和PLD成膜過(guò)程的裝置不能有機(jī)地結(jié)合在一起，共同作用于薄膜的制作?，F(xiàn)有技術(shù)之所以難以充分吸收脈沖激光沉積方法和分子束外延方法各自的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)很重要的原因在于，脈沖激光沉積方法和分子束外延方法形成薄膜的機(jī)理不同，從而導(dǎo)致其相互結(jié)合時(shí)，兩個(gè)成膜過(guò)程相互干擾，嚴(yán)重影響到薄膜的成分組成以及質(zhì)量。例如，脈沖激光轟擊靶材所形成的是高能量的等離子體羽輝，而通過(guò)束源爐加熱束源材料所形成的是能量較低的分子束，前者帶電，后者不帶電；又如，脈沖激光沉積方法在基片上生長(zhǎng)薄膜的速度較快，而分子束外延方法在基片上生長(zhǎng)薄膜的速度較慢。在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來(lái)上述成膜機(jī)理不同造成的技術(shù)困難是不可克服的。由上述分析可知，雖然脈沖激光沉積方法和分子束外延方法在薄膜沉積領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展很久，但在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員看來(lái)，將兩者結(jié)合起來(lái)是根本不可能的。
實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種分子束輔助脈沖激光沉積的薄膜沉積腔及應(yīng)用該薄膜沉積腔的薄膜沉積設(shè)備，以把脈沖激光沉積方法和分子束外延方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，并克服這兩種方法各自的不足。(二)技術(shù)方案根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種薄膜沉積腔。該薄膜沉積腔包括腔體外殼，腔體外殼圍成薄膜沉積腔的腔體；靶材托架，設(shè)置于腔體的中部，用于放置由組分A構(gòu)成的靶材；基片臺(tái)，設(shè)置于腔體中部，與靶材托架相對(duì)設(shè)置；激光入射口，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面，與并靶材托架傾斜相對(duì)，用于入射激光以轟擊靶材托架上的靶材產(chǎn)生等離子體羽輝；束源爐接口，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面并與基片臺(tái)傾斜相對(duì)，用于入射由組分B構(gòu)成的分 子束流；激光入射口與束源爐接口能夠同時(shí)入射激光和分子束流，使組分A與組分B分別獨(dú) 立到達(dá)基片臺(tái)上的基片表面，在基片表面共同作用生成待沉積材料的薄膜。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供了一種薄膜沉積設(shè)備。該薄膜沉積設(shè)備包括如上文的薄膜沉積腔；激光系統(tǒng)，用于產(chǎn)生脈沖激光，并引導(dǎo)該脈沖激光通過(guò)激光入射口進(jìn)入腔體；束源爐，與束源爐接口相連接，用于產(chǎn)生由組分B構(gòu)成的分子束流；真空系統(tǒng)，與腔體通過(guò)連接管路相連接，從腔體向外，該真空系統(tǒng)依次包括分子泵和機(jī)械泵。(三)有益效果本實(shí)用新型分子束輔助脈沖激光沉積的薄膜沉積腔及應(yīng)用該薄膜沉積腔的薄膜沉積設(shè)備克服了現(xiàn)有技術(shù)中脈沖激光沉積和分子束外延這兩種薄膜制備方法不能結(jié)合的技術(shù)偏見(jiàn)，最大限度地吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠有效避免脈沖激光沉積成膜過(guò)程和分子束外延成膜過(guò)程的相互干擾，可以制備質(zhì)量更好的，和現(xiàn)有技術(shù)中根本無(wú)法制備的薄膜。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積腔的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備二的示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備三的示意圖；圖4為利用本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行薄膜沉積的流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于所述值。為方便理解，首先將本申請(qǐng)文件中所涉及主要元件進(jìn)行編號(hào)說(shuō)明，如下所示I -薄膜沉積R ；2-薄膜沉積腔分子泵；
3-薄膜沉積腔機(jī)械泵；4-閥n;
5-:拔片臺(tái)；6-基片臺(tái)加熱裝置I
7-tl材托架；8-鐵料口；
9-激光入射H ；10-束源爐接E一—I ； 11-柬源爐擋板；12-柚片合升降機(jī)構(gòu)；
134E.材托架升降機(jī)構(gòu)I14-送料宰j
15-過(guò)渡審；16-送料符逬；17-_ 門；18-過(guò)波 11 ;
19-_門；20-送料審分子
21 -送料審機(jī)械朵；22-過(guò)波審分子朵；
23-過(guò)渡窀機(jī)械泵;2 4 -心英觀察窗;
B-照明電極；26-準(zhǔn)分子激光器；27-聚熱透鏡；28-反射鏡；
29-束源爐；30-送料室磁力傳遞裝置；
40-過(guò)渡審磁力傳遞裝覽； 50-充氣I! 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種薄膜沉積腔。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積腔的示意圖。如圖I所示，薄膜沉積腔包括腔體外殼，腔體外殼圍成薄膜沉積腔的腔體；靶材托架7，設(shè)置于腔體的中部，用于放置由組分A構(gòu)成的靶材；基片臺(tái)5，設(shè)置于腔體中部，與靶材托架相對(duì)設(shè)置；激光入射口 9，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面，與并靶材托架傾斜相對(duì)，用于入射激光以轟擊靶材托架上的靶材產(chǎn)生等離子體羽輝；束源爐接口 10，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面并與基片臺(tái)傾斜相對(duì)，用于入射由組分B構(gòu)成的分子束流；激光入射口 9與束源爐接口 10能夠同時(shí)入射激光和分子束流，使組分A與組分B分別獨(dú)立到達(dá)基片臺(tái)5上的基片表面，在基片表面共同作用生成待沉積材料的薄膜。需要說(shuō)明的是，圖I所示的薄膜沉積腔中，靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)的下方，即以腔體外殼的水平中心面為界，激光入射口設(shè)置在水平中心面的上方；N個(gè)束源爐接口設(shè)置在水平中心面的下方。對(duì)于靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)上方的情況，即以腔體外殼的水平中心面為界，激光入射口設(shè)置在水平中心面的下方；N個(gè)束源爐接口設(shè)置在水平中心面的上方，其具體結(jié)構(gòu)與圖I所示的結(jié)構(gòu)正好相反，此處不再贅述。本實(shí)施例中，靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)的下方附近，兩者之間的距離通常不超過(guò)80mm,優(yōu)選地，兩者相距20-60mm，兩者可以平行相對(duì)，也可以傾斜相對(duì)。不過(guò)，基于工藝等方面的原因考慮，也可以將靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)的上方，甚至將靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)的左側(cè)或者右側(cè)附近。靶材托架和基片臺(tái)不能設(shè)置在同一平面上，確切地說(shuō)，是靶材與基片不能設(shè)置在同一平面上，這是因?yàn)?，?dāng)靶材與基片位于同一平面時(shí)，脈沖激光轟擊靶材所產(chǎn)生的等離子體羽輝不可能在基片上沉積。另外，靶材托架和基片臺(tái)也不能指向同一個(gè)方向，這是因?yàn)榻邮芗す廪Z擊的靶材表面與接受等離子體羽輝的基片表面不能朝向同一個(gè)方向，否貝U，等離子體羽輝難以在基片上沉積。本實(shí)施例中，在薄膜沉積腔I腔體外殼的側(cè)面設(shè)有進(jìn)料口 8，在薄膜沉積腔I外殼的側(cè)面下部設(shè)有四個(gè)束源爐接口 10 (由于圖I是剖面圖，故僅圖示了其中的兩個(gè)束源爐接口)；在束源爐接口 10的內(nèi)部與薄膜沉積腔I的腔體之間設(shè)有可以開(kāi)合的束源爐擋板11。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，束源爐接口的數(shù)目可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，其需要滿足的條件為多個(gè)束源爐分別于基片臺(tái)傾斜相對(duì)。一般情況下，束源爐接口也設(shè)置在薄膜沉積腔外殼的側(cè)面，其數(shù)目為2至16個(gè)，其開(kāi)口方向與基片臺(tái)傾斜相對(duì)。優(yōu)選的，考慮到腔體的尺寸及對(duì)稱設(shè)置，束源爐接口的數(shù)目可以為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或10個(gè)。當(dāng)然，為了增加整套設(shè)備的靈活性，使更多的材料可以通過(guò)分子束外延至基片上，可以適當(dāng)增加束源爐接口的數(shù)目。這種情況下，全部束源爐接口可以設(shè)置為兩 組或三組，每一組又可以包括2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)或6個(gè)束源爐接口，每一組中束源爐接口與基片臺(tái)的距離相同，而各組之間束源爐接口與基片臺(tái)的距離可以不同。本實(shí)施例中，激光入射口 9設(shè)置在薄膜沉積腔外殼的側(cè)面的上部，其數(shù)目為2至6個(gè)。此處，在沉積過(guò)程中，激光入射口中的一個(gè)可以作為入射激光的光學(xué)窗口，其他的可以作為原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(將在下文中詳細(xì)說(shuō)明)的窗口使用，將其統(tǒng)稱為激光入射口，是因?yàn)?I)從功能上將，各個(gè)入射口的確可以作為激光入射口使用；(2)從尺寸和材質(zhì)上將，各個(gè)入射口的尺寸和材質(zhì)相同；(3)行業(yè)內(nèi)約定俗稱的稱其為激光入射口。束源爐接口 10的位置及其開(kāi)口方向，激光入射口 9的位置及其開(kāi)口方向，基片臺(tái)5的位置和方向，以及靶材托架7的位置和方向呈相互配合的關(guān)系。所謂相互配合是指，通過(guò)激光入射口 9入射的激光轟擊安裝在靶材托架7上的靶材表面所產(chǎn)生的等離子體羽輝，以及通過(guò)束源爐接口 10入射到薄膜沉積腔內(nèi)的分子束流能夠在互不干擾的情況下，分別獨(dú)立到達(dá)安裝在基片臺(tái)5上的基片表面上，共同作用生成待沉積材料的薄膜。束源爐接口 10的開(kāi)口方向，是指與束源爐接口 10的平面垂直，且由外向內(nèi)指向薄膜沉積腔I內(nèi)腔的方向；激光入射口 9的開(kāi)口方向是指與激光入射口 9的平面垂直，且由外向內(nèi)指向薄膜沉積腔I內(nèi)腔的方向；基片臺(tái)5的方向，是指與安放在基片臺(tái)5上的基片表面垂直，且由基片臺(tái)5指向基片的方向；靶材托架7的方向，是指與安放在靶材托架表面上的革巴材表面垂直，且由祀材托架7指向祀材的方向。根據(jù)上述定義，激光入射口的開(kāi)口方向與腔體外殼對(duì)應(yīng)點(diǎn)切面之間的夾角為a 1 束源爐接口的開(kāi)口方向腔體外殼對(duì)應(yīng)點(diǎn)切面之間的夾角為a2。激光入射口的開(kāi)口方向與腔體外殼之間的夾角h以及束源爐接口的開(kāi)口方向腔體外殼之間的夾角Ci2均可以根據(jù)用戶的具體需求在10° 80°之間選擇，用戶在確定a JP Ci2的數(shù)值范圍時(shí)，需要考慮實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)車間的大小以及相關(guān)配套設(shè)備的空間布局。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)夾角大于80°或小于10°時(shí)，分子束流或/和入射激光以及由入射激光轟擊靶材所形成的等離子體羽輝的運(yùn)動(dòng)方向會(huì)受到極大的限制，以致難以實(shí)現(xiàn)薄膜的制作。將夾角設(shè)置為45°是一種優(yōu)選的技術(shù)方案。不過(guò)，有時(shí)候，受安置場(chǎng)所和相關(guān)配套設(shè)備的空間布局的限制，或者基于特殊的工藝考慮，需要將夾角設(shè)置為10° 80°之間的其他度數(shù)，如30°、50°或60°。由于脈沖激光的入射方向和分子束流前進(jìn)的方向，均有可調(diào)節(jié)的余地，因此，就實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的基本目的而言，并不一定要對(duì)激光入射口和束源爐接口的位置和方向作過(guò)于嚴(yán)格的限定，亦即大體上限定即可。例如，當(dāng)基片臺(tái)位于靶材托架的下方時(shí)，應(yīng)使束源爐接口的位置高于激光入射口的位置，該位置還應(yīng)高于基片臺(tái)的位置，同時(shí)還應(yīng)使束源爐接口的方向與基片臺(tái)傾斜相對(duì)。使束源爐接口的方向與基片臺(tái)傾斜相對(duì)的意義在于，避免靶材和靶材托架阻擋分子束流。為了便于調(diào)整靶材和基片的位置，從而更好地實(shí)現(xiàn)脈沖激光沉積和分子束外延的結(jié)合，本實(shí)用新型在腔體I中設(shè)置了基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)12和靶材托架升降機(jī)構(gòu)13?；_(tái)升降機(jī)構(gòu)12和靶材托架升降機(jī)構(gòu)13的作用是調(diào)節(jié)基片和靶材的高度，以便更好地實(shí)現(xiàn)等離子體羽輝和分子束流在基片表面上沉積。以下結(jié)合圖I對(duì)基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)12和靶材托架升降機(jī)構(gòu)13的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖I所示，基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)12從薄膜沉積腔I腔體頂部的上方，向下貫穿至薄膜沉積腔I的腔體外殼，并與基片臺(tái)5連接；靶材托架升降機(jī)構(gòu)13從薄膜沉積腔I外殼底部的下方，向上貫穿至薄膜沉積腔的腔體外殼，并與靶材托架7連接?；_(tái)升降機(jī)構(gòu)在現(xiàn)有的薄膜沉積腔中已得到廣泛應(yīng)用。在本實(shí)用新型的薄膜沉積腔中增加基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)， 能產(chǎn)生更好的技術(shù)效果?；_(tái)升降機(jī)構(gòu)有多種類型。最簡(jiǎn)單的，此類機(jī)械一般包括位于腔體外部的旋盤，在腔體外殼上的磁力法蘭，位于腔體內(nèi)部的螺旋機(jī)構(gòu)，該磁力法蘭用于將腔體外部旋盤的轉(zhuǎn)動(dòng)耦合至腔體內(nèi)部的螺旋機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)帶動(dòng)靶材托架或基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)上升或下降。需要說(shuō)明的是，上述的結(jié)構(gòu)針對(duì)的是靶材托架設(shè)置于基片臺(tái)下方的情況。對(duì)于靶材托架設(shè)置于基片臺(tái)上方的情況，與上述情況正好相反，即基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)從薄膜沉積腔頂部的下方，向上貫穿腔體外殼之后，與基片臺(tái)連接；靶材托架升降機(jī)構(gòu)從薄膜沉積腔底部的上方，向下貫穿腔體外殼之后，與靶材托架連接。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型中的薄膜沉積腔I與現(xiàn)有技術(shù)中的真空室的主要區(qū)別在于，薄膜沉積腔I的外殼上既有束源爐接口 10，又有激光入射口 9，并且束源爐接口 10的位置及其開(kāi)口方向，激光入射口 9的位置及其開(kāi)口方向，基片臺(tái)5的位置和方向，以及靶材托架7的位置和方向呈相互配合的關(guān)系。至于薄膜沉積腔I的大小、形狀、材料，以及束源爐接口 10、激光入射口 9、靶材托架7、基片臺(tái)5、石英觀察窗24、基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)12、靶材托架升降機(jī)構(gòu)13、薄膜沉積腔分子泵2、薄膜沉積腔機(jī)械泵3、閥門4等其他部件的大小、形狀等均可參照現(xiàn)有技術(shù)中的相應(yīng)部件制作。在本實(shí)施例薄膜沉積腔中，由激光入射口射進(jìn)的激光轟擊靶材表面產(chǎn)生的等離子體羽輝將組分A沉積于基片表面；由束源爐接口進(jìn)入分子束流將組分B沉積于基片表面。組分A和組分B共同作用，生成待沉積材料的薄膜。關(guān)于組分A和組分B與待沉積材料的關(guān)系，可以有以下兩種情況1、待沉積材料由組分A和組分B未經(jīng)過(guò)反應(yīng)復(fù)合而成，例如，待沉積材料為鐵、硒、鉀復(fù)合材料，組分A為鐵，組分B為鉀和硒；或2、待沉積材料為組分A和組分B經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后生成的化合物,例如待沉積材料為鉀鐵硒(Ka8FeuSe2),組分A為鐵硒(FeSe)，組分B為鉀(K)。一般情況下，組分A為適合于采用脈沖激光沉積方法制備的高熔點(diǎn)材料，尤其是氧化物材料或高熔點(diǎn)金屬，如鐵。組分B為適合于采用分子束外延方法制備的低熔點(diǎn)材料，尤其是堿金屬材料。關(guān)于“相互不干擾”的問(wèn)題，主要由激光入射口和束源爐接口的方位決定，當(dāng)然也與基片和靶材的位置有關(guān)。例如，但不限于，靶材托架設(shè)置在基片臺(tái)的下方；以腔體外殼的水平中心面為界，激光入射口設(shè)置在水平中心面的上方；N個(gè)束源爐接口設(shè)置在水平中心面的下方，從而從結(jié)構(gòu)上保證了兩種組分的“相互不干擾”。在上述薄膜沉積腔的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供了一種薄膜沉積設(shè)備，即將上述薄膜沉積腔I與激光系統(tǒng)、束源爐、薄膜沉積腔分子泵2和薄膜沉積腔機(jī)械泵3等裝置結(jié)合起來(lái)所組成的設(shè)備。具體來(lái)講，該薄膜沉積設(shè)備包括如上文所述的薄膜沉積腔；激光系統(tǒng)，用于產(chǎn)生脈沖激光，并引導(dǎo)該脈沖激光通過(guò)所述激光入射口進(jìn)入所述腔體；束源爐，與所述束源爐接口相連接，用于產(chǎn)生由組分B構(gòu)成的分子束流；真空系統(tǒng)，與所述腔體通過(guò)連接管路相連接，從所述腔體向外，該真空系統(tǒng)依次包括分子泵和機(jī)械泵。同其他薄膜沉積設(shè)備類似，如圖I所示，該薄膜沉積腔與其真空系統(tǒng)相連接，該真空系統(tǒng)用于提供薄膜沉積必備的真空環(huán)境，包括薄膜沉積腔分子泵2和薄膜沉積腔機(jī)械泵3，其中，薄膜沉積腔分子泵2通過(guò)薄膜沉積腔I的分子泵接口與薄膜沉積腔I固定連接，薄膜沉積腔分子泵2與薄膜沉積腔機(jī)械泵3通過(guò)機(jī)械泵管連接；在薄膜沉積腔I與薄膜沉積腔分子泵2的連接通道上還設(shè)有閥門4，閥門4可采用現(xiàn)有技術(shù)中的氣動(dòng)超高真空插板閥。在薄膜沉積腔I外殼的頂部，還設(shè)有充氣口 50。充氣口 50的作用是，在制備薄膜 的過(guò)程中，可以向薄膜沉積腔I充入惰性氣體，例如氬氣。在薄膜沉積腔I腔體的側(cè)面上還設(shè)有石英觀察窗24和照明電極25，其作用是便于觀察成膜的過(guò)程，另外，有了石英觀察窗24和照明電極25，也便于操作人員向薄膜沉積腔送料或者從薄膜沉積腔取樣。需要說(shuō)明的是，為了突出顯示本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別，圖I中還省略了部分現(xiàn)有技術(shù)中已知的部件，例如，與基片臺(tái)加熱裝置連接的導(dǎo)線就沒(méi)有出現(xiàn)在圖I中。然而，由于每次送樣或者取樣都需要開(kāi)啟薄膜沉積腔的進(jìn)料口 8，因此，在只有一個(gè)真空室，亦即薄膜沉積腔I的情況下，需要花費(fèi)大量時(shí)間給薄膜沉積腔I抽真空，這不僅會(huì)降低薄膜沉積腔I的工作效率，而且也會(huì)增加能耗，為此，本實(shí)用新型還給出了另一種薄膜沉積設(shè)備。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備二的示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型薄膜沉積設(shè)備為包括上述實(shí)施例的薄膜沉積腔I、送料室14和過(guò)渡室15的真空沉積系統(tǒng)。送料室14和過(guò)渡室15也是真空室。送料室14和過(guò)渡室15通過(guò)送料管道16連通，在送料管道16上設(shè)有閥門17，過(guò)渡室15通過(guò)過(guò)渡管道18與薄膜沉積腔I的進(jìn)料口連通，在過(guò)渡管道18上設(shè)有閥門19。送料室14還與送料室分子泵20連接，送料室分子泵20與送料室機(jī)械泵21連接；過(guò)渡室15還與過(guò)渡室分子泵22連接，過(guò)渡室分子泵22與過(guò)渡室機(jī)械泵23連接；送料室14還設(shè)置有送料室磁力傳遞裝置30 ;過(guò)渡室15還設(shè)置有過(guò)渡室磁力傳遞裝置40。磁力傳遞裝置在現(xiàn)有的PLD和MBE成膜設(shè)備中已得到廣泛應(yīng)用。在本實(shí)用新型中，增設(shè)送料室磁力傳遞裝置和過(guò)渡室磁力傳遞裝置能產(chǎn)生更好的技術(shù)效果，亦即更好地維持送料室和過(guò)渡室的真空度。本實(shí)用新型可使用的磁力傳遞裝置有多種。以一種最簡(jiǎn)單的磁力傳遞裝置為例，磁力傳遞裝置包括固定安裝在過(guò)渡室的外殼上且與過(guò)渡室的內(nèi)腔貫通的筒狀體，筒狀體的內(nèi)部設(shè)有一真空腔室，真空腔室與過(guò)渡室連通的一端設(shè)有一個(gè)帶有導(dǎo)向管的法蘭，在導(dǎo)向管內(nèi)設(shè)有傳遞桿，傳遞桿的一端用于固定樣品，傳遞桿的另一端與純鐵芯子固定連接，在筒狀體的外部與純鐵芯子相對(duì)應(yīng)的部位裝有可移動(dòng)的手柄，手柄上裝有磁鐵，手柄移動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)純鐵芯子移動(dòng)，純鐵芯子通過(guò)傳遞桿帶動(dòng)樣品移動(dòng)，將樣品傳遞到主真空室。[0049]除了因與過(guò)渡管道18連通，而不再設(shè)置獨(dú)立的進(jìn)料口外，在實(shí)施例二中，薄膜沉積腔I中的其他部件或裝置，以及薄膜沉積腔分子泵2和薄膜沉積腔機(jī)械泵3，均與實(shí)施例一中的部件或裝置相同。本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于，本實(shí)施例增加了送料室、過(guò)渡室等裝置，而增加這些裝置的目的在于，更好地維持薄膜沉積腔的高真空度。需要說(shuō)明的是，在實(shí)施本實(shí)用新型的過(guò)程中，送料室、過(guò)渡室、送料室分子泵、送料室機(jī)械泵、過(guò)渡室分子泵、過(guò)渡室機(jī)械泵、送料室磁力傳遞裝置以及過(guò)渡室磁力傳遞裝置等裝置均可采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的裝置。本實(shí)用新型中的薄膜沉積腔I、送料室14和過(guò)渡室15，均需要與其他系統(tǒng)和裝置結(jié)合起來(lái)組成本實(shí)用新型的分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備，才能在薄膜的制備過(guò)程中，真正實(shí)現(xiàn)脈沖激光沉積和分子束外延的結(jié)合。為了制備高質(zhì)量的薄膜，就需要對(duì)薄膜制備進(jìn)行監(jiān)控。仿照現(xiàn)有技術(shù)中的分子束外延設(shè)備，本實(shí)用新型還提供了一種帶有原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的薄膜沉積設(shè)備。圖3為本實(shí) 用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備三的示意圖。如圖3所示，一種分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備，其包括下列裝置和系統(tǒng)(I)薄膜沉積腔I ;需要說(shuō)明的是，雖然圖3未標(biāo)示出送料室14和過(guò)渡室15，但是，在實(shí)施本實(shí)用新型的過(guò)程中，包括由薄膜沉積腔I、送料室14和過(guò)渡室15構(gòu)成的真空沉積系統(tǒng)的分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備與僅采用薄膜沉積腔I的分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備在工作原理上并無(wú)區(qū)別，所不同的是，包括由薄膜沉積腔I、送料室14和過(guò)渡室15構(gòu)成的真空沉積系統(tǒng)的分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備能更有效率地保持薄膜沉積腔I的高真空度；(2)激光系統(tǒng)，其包括準(zhǔn)分子激光器26、聚焦透鏡27和反射鏡28，激光系統(tǒng)發(fā)射的激光重復(fù)頻率為l-50Hz，脈沖能量介于100mJ-500mJ之間；本實(shí)施例中的激光系統(tǒng)可采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)，另外，本實(shí)施例對(duì)激光的脈沖寬度沒(méi)有特殊要求；(3)束源爐29，束源爐29的數(shù)目和規(guī)格與束源爐接口 10的數(shù)目和規(guī)格相匹配；本實(shí)施例中的束源爐29可采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的束源爐，最好采用最高加熱溫度在攝氏1000°C以上的束源爐；(3)原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(未在圖3中示出)，其包括反射式高能電子衍射儀(RHEED)、薄膜厚度測(cè)量?jī)x，四極質(zhì)譜儀、光柵光譜儀以及X射線光電子譜(XPS);本實(shí)施例中的原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的反射式高能電子衍射儀(RHEED)、薄膜厚度測(cè)量?jī)x，四極質(zhì)譜儀、光柵光譜儀以及X射線光電子譜(XPS);另外，由于薄膜沉積腔I外殼側(cè)面上的激光入射口可以設(shè)置多個(gè)，并且每次PLD沉積過(guò)程通常只需利用其中的一個(gè)激光入射口，因此，其他激光入射口可作為反射式高能電子衍射儀等監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)光學(xué)窗口使用，也就是說(shuō)，激光入射口和監(jiān)測(cè)光學(xué)窗口可以采用相同的尺寸和材質(zhì)，靈活調(diào)配使用；另外，為了提高束源爐接口的利用效率，本實(shí)用新型亦可使束源爐接口與原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中X射線光電子譜等裝置的接口相匹配；原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在MBE成膜過(guò)程中早已得到廣泛應(yīng)用，對(duì)于本實(shí)用新型來(lái)說(shuō)，原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不是必需的，但引入原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能產(chǎn)生更好的技術(shù)效果。至于監(jiān)測(cè)方式，與MBE實(shí)質(zhì)上相同。(4)自動(dòng)控制系統(tǒng)(未在圖3中不出)，自動(dòng)控制系統(tǒng)包括終端控制I吳塊、信息傳輸網(wǎng)路、激光系統(tǒng)控制模塊、薄膜沉積腔或者真空沉積系統(tǒng)控制模塊和原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制模塊，終端控制模塊通過(guò)信息傳輸網(wǎng)路與激光系統(tǒng)控制模塊、真空沉積系統(tǒng)控制模塊和原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制模塊連接，控制上述各裝置或系統(tǒng)的工作。本實(shí)用新型中的激光系統(tǒng)根據(jù)終端控制模塊的指令，調(diào)節(jié)脈沖激光的入射角，重復(fù)頻率和脈沖能量；本實(shí)用新型中的真空沉積系統(tǒng)控制模塊根據(jù)終端控制模塊的指令，控制薄膜沉積腔或者真空沉積系統(tǒng)中的各分子泵、機(jī)械泵的工作狀態(tài)和各種閥門的開(kāi)啟和關(guān)閉，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜沉積腔或者包括薄膜沉積腔、過(guò)渡室和進(jìn)料室在內(nèi)真空沉積系統(tǒng)的真空度；本實(shí)用新型中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制模塊根據(jù)終端控制模塊的指令，對(duì)PLD和MBE的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)反饋到終端控制模塊；本實(shí)用新型中的終端控制模塊根據(jù)事先設(shè)定的程序工作，通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)向上述控制模塊發(fā)出指令，控制上述各裝置或系統(tǒng)的工作。本實(shí)用新型中的自動(dòng)控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的控制系統(tǒng)，例如，采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的可編程邏輯控制器(PLC控制系統(tǒng))。上文介紹了本實(shí)用新型中的薄膜沉積腔，以及包括薄膜沉積腔的分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備，以下，進(jìn)一步介紹利用上述分子束輔助的脈沖激光沉積設(shè)備來(lái)制備薄膜的方法?！D4為利用本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行薄膜沉積的流程圖。如圖4所示，該方法包括步驟S402，根據(jù)待沉積材料的物質(zhì)組分，制備用于脈沖激光沉積的靶材，以及用于分子束外延的束源材料，其中，靶材的主要組分為A，束源材料的主要組分為B ；步驟S404，將靶材安裝到靶材托架上，將束源材料安裝到束源爐中；步驟S406，將基片送入腔體中，安裝于在基片臺(tái)，同時(shí)執(zhí)行以下步驟S408和步驟S408，；步驟S408，將聚焦后的脈沖激光穿過(guò)激光入射口轟擊腔體內(nèi)的靶材表面，產(chǎn)生等離子體羽輝，并使等離子體羽輝在基片上沉積，將組分A沉積于基片表面，期間調(diào)整激光的能量和頻率等參數(shù)，執(zhí)行步驟S410 ；步驟S408’，加熱束源爐，使束源材料氣化形成分子束，并噴射到基片上，將組分B沉積于基片表面，期間調(diào)整束源爐的溫度等參數(shù)，執(zhí)行步驟S410 ；步驟S410，組分A和組分B共同作用生成待沉積材料的薄膜，待薄膜厚度達(dá)到理想厚度后，關(guān)閉束源爐擋板和羽輝擋板，關(guān)閉激光和束源爐，沉積過(guò)程結(jié)束。至此，薄膜沉積完成，制備出符合要求的理想薄膜。以下結(jié)合所制備的具體薄膜，來(lái)描述本實(shí)用新型。以鉀鐵硒薄膜的制備為例，利用本實(shí)用新型薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行薄膜沉積的方法包括以下主要步驟步驟一，制備由鐵元素組成的靶材，以及分別由鉀元素和硒元素組成的束源材料；步驟二，將鐵元素組成的靶材安裝到靶材托架上，將分別由鉀元素和硒元素組成的束源材料分別裝在兩個(gè)束源爐中；步驟二，清洗基片；步驟四，將清洗后的基片通過(guò)進(jìn)料口送入薄膜沉積腔中；步驟五，將基片安裝在基片臺(tái)上；步驟六，分級(jí)抽真空，先啟動(dòng)機(jī)械泵達(dá)到一定真空度后，再啟動(dòng)分子泵，最后達(dá)到預(yù)定的高真空度2X10_6Pa。步驟七，通過(guò)基片臺(tái)加熱裝置將基片加熱到攝氏600°C。步驟八，將聚焦后的脈沖激光穿過(guò)激光入射口轟擊腔體內(nèi)的靶材表面，產(chǎn)生含有元素等離子體羽輝，同時(shí)通過(guò)調(diào)整激光的入射角，使等離子體羽輝在基片上沉積；與此同時(shí)，加熱分別裝有鉀和硒兩種束源材料的兩個(gè)束源爐，使束源材料分別氣化形成鉀和硒兩種分子束流，并使這兩種分子束流分別噴射到基片上，從而在基片上外延生長(zhǎng)；步驟九，經(jīng)過(guò)20-60分鐘后，停止脈沖激光的入射，關(guān)閉束源爐，停止基片加熱，且停止對(duì)薄膜沉積腔抽真空；步驟十，在薄膜沉積腔降溫的過(guò)程中，向薄膜沉積腔內(nèi)充入0.8個(gè)大氣壓的氬氣；步驟十一，待薄膜沉積腔的溫度降至常溫后，開(kāi)啟薄膜沉積腔的進(jìn)料口，取出基片和附著在基片上的鐘鐵砸薄I吳樣品。在執(zhí)行步驟八的過(guò)程中，通過(guò)控制等離子體羽輝和分子束流在基片上的沉積過(guò)程，可以調(diào)節(jié)鉀鐵硒三種元素在鉀鐵硒薄膜樣品中的比例，從而制備出按重量百分比鉀為9% -14%的，硒為52% -60%的，余量為鐵的鉀鐵硒薄膜樣品。以鐵硒碲薄膜的制備為例，利用本實(shí)用新型實(shí)施例薄膜沉積設(shè)備進(jìn)行薄膜沉積的方法包括以下主要步驟步驟一，制備由鐵元素組成的靶材，以及分別由硒元素和碲元素組成的束源材料；步驟二，將鐵元素組成的靶材安裝到靶材托架上，將分別由硒元素和碲元素組成的束源材料分別安裝在兩個(gè)束源爐中；步驟二，清洗基片；步驟四，將清洗后的基片通過(guò)進(jìn)料口送入薄膜沉積腔中；步驟五，將基片安裝在基片臺(tái)上；步驟六，分級(jí)抽真空，先啟動(dòng)機(jī)械泵，達(dá)到一定真空度后，再啟動(dòng)分子泵，最后達(dá)到預(yù)定的高真空度2X10_6Pa。步驟七，通過(guò)基片臺(tái)加熱裝置將基片加熱到攝氏550°C。步驟八，將聚焦后的脈沖激光穿過(guò)激光入射口轟擊腔體內(nèi)的靶材表面，產(chǎn)生含有元素等離子體羽輝，同時(shí)通過(guò)調(diào)整激光的入射角，使等離子體羽輝在基片上沉積；與此同時(shí)，加熱分別裝有硒和碲兩種束源材料的兩個(gè)束源爐，使束源材料氣化形成硒和碲兩種分子束流，并使這兩種分子束流分別噴射到基片上，從而在基片上外延生長(zhǎng)；步驟九，經(jīng)過(guò)20-60分鐘后，停止脈沖激光的入射，關(guān)閉束源爐，停止基片加熱，且停止對(duì)薄膜沉積腔抽真空；步驟十，在薄膜沉積腔降溫的過(guò)程中，向薄膜沉積腔內(nèi)充入0. 9個(gè)大氣壓的氬氣；步驟十一，待薄膜沉積腔的溫度降至常溫后，開(kāi)啟薄膜沉積腔的進(jìn)料口，取出基片和附著在基片上的鐵砸締薄I吳樣品。在執(zhí)行步驟八的過(guò)程中，通過(guò)控制等離子體羽輝和分子束流在基片上的沉積過(guò)程，可以調(diào)節(jié)鐵硒碲三種元素在鐵硒碲薄膜樣品中的比例，從而制備出按重量百分比硒為0 % -59 %，碲為0 % -70 %的，余量為鐵的鐵硒碲薄膜樣品。當(dāng)硒的含量為零時(shí)，碲的含量按重量百分比為70%，鐵的含量按重量百分比為30%，所制備的薄膜為鐵碲薄膜；當(dāng)碲的含量為零時(shí)，硒的含量按重量百分比為59%，鐵的含量按重量百分比為41%，所制備的薄膜為鐵硒薄膜。上述各實(shí)施例從不同方面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。綜上所述，本實(shí)用新型分子束輔助脈沖激光沉積的薄膜沉積設(shè)備最大限度地吸收了脈沖激光沉積和分子束外延這兩種薄膜制備方法的優(yōu)點(diǎn)，有效避免了脈沖激光沉積成膜過(guò)程和分子束外延成膜過(guò)程的相互干擾，能夠制備質(zhì)量更好和采用現(xiàn)有技術(shù)根本無(wú)法制備的薄膜。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種薄膜沉積腔，其特征在于，包括 腔體外殼，所述腔體外殼圍成所述薄膜沉積腔的腔體； 靶材托架，設(shè)置于所述腔體的中部，用于放置由組分A構(gòu)成的靶材； 基片臺(tái)，設(shè)置于所述腔體中部，與所述靶材托架相對(duì)設(shè)置； 激光入射口，設(shè)置于所述腔體外殼的側(cè)面，與并所述靶材托架傾斜相對(duì)，用于入射激光以轟擊所述靶材托架上的靶材產(chǎn)生等離子體羽輝； 束源爐接口，設(shè)置于所述腔體外殼的側(cè)面并與所述基片臺(tái)傾斜相對(duì)，用于入射由組分B構(gòu)成的分子束流； 所述激光入射口與所述束源爐接口能夠同時(shí)入射激光和分子束流，使組分A與所述組分B分別獨(dú)立到達(dá)所述基片臺(tái)上的基片表面，在基片表面共同作用生成待沉積材料的薄膜，所述組分A為高熔點(diǎn)材料,所述組分B為低熔點(diǎn)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述基片臺(tái)與所述靶材料托架平行相對(duì)設(shè)置或傾斜相對(duì)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于， 所述靶材托架設(shè)置在所述基片臺(tái)的下方；以所述腔體外殼的水平中心面為界，所述激光入射口設(shè)置在所述水平中心面的上方；所述束源爐接口設(shè)置在所述水平中心面的下方；或 所述靶材托架設(shè)置在所述基片臺(tái)的上方；以所述腔體外殼的水平中心面為界，所述激光入射口設(shè)置在所述水平中心面的下方；所述束源爐接口設(shè)置在所述水平中心面的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述激光入射口的開(kāi)口方向與所述腔體外殼對(duì)應(yīng)點(diǎn)切面之間的夾角Q1介于10°到80°之間，所述束源爐接口的開(kāi)口方向與所述腔體外殼對(duì)應(yīng)點(diǎn)切面之間的夾角Q2介于10°到80°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述a:為45° ;所述％為45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述束源爐接口與所述腔體之間設(shè)有可開(kāi)合的束源爐擋板，所述靶材托架與所述基片臺(tái)之間設(shè)有可開(kāi)合的羽輝擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于，還包括基片臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和靶材托架升降機(jī)構(gòu)，分別用于升降基片臺(tái)與靶材托架。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述束源爐接口的數(shù)目為N個(gè)，所述N > 1，所述N個(gè)束源爐接口分別與所述基片臺(tái)傾斜相對(duì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜沉積腔，其特征在于，所述N個(gè)束源爐接口分為M組，所述M < N ; 所述M組中的其中一組中的束源爐接口為多個(gè)，該組中多個(gè)束源爐接口處于同一平面，且與所述基片臺(tái)的距離相同。
10.一種薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，包括 如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的薄膜沉積腔； 激光系統(tǒng)，用于產(chǎn)生脈沖激光，并引導(dǎo)該脈沖激光通過(guò)所述激光入射口進(jìn)入所述腔體； 束源爐，與所述束源爐接口相連接，用于產(chǎn)生由組分B構(gòu)成的分子束流； 真空系統(tǒng)，與所述腔體通過(guò)連接管路相連接，從所述腔體向外，該真空系統(tǒng)依次包括分子泵和機(jī)械泵。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，還包括送料室和過(guò)渡室，其中 所述送料室通過(guò)送料管道與所述過(guò)渡室相連通，所述送料管道中設(shè)有第一真空閥門；所述過(guò)渡室通過(guò)傳輸管道與所述腔體相連通，所述傳輸管道中設(shè)有第二真空閥門； 所述送料室和過(guò)渡室分別通過(guò)管道與各自的真空系統(tǒng)相連接； 所述送料室和所述過(guò)渡室之間設(shè)置第一磁力傳遞裝置；所述過(guò)渡室和所述腔體之間設(shè)置第二磁力傳遞裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，還包括原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 所述腔體外殼側(cè)面設(shè)置監(jiān)測(cè)光學(xué)窗口 ；該監(jiān)測(cè)光學(xué)窗口與所述基片臺(tái)傾斜相對(duì)；所述原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)所述監(jiān)測(cè)光學(xué)窗口朝向所述基片臺(tái)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括反射式高能電子衍射儀、薄膜厚度測(cè)量?jī)x，四極質(zhì)譜儀、光柵光譜儀和/或X射線光電子譜儀。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種薄膜沉積腔及應(yīng)用該薄膜沉積腔的薄膜沉積設(shè)備。該薄膜沉積設(shè)備包括一薄膜沉積腔，該薄膜沉積腔包括腔體外殼，腔體外殼圍成薄膜沉積腔的腔體；靶材托架，設(shè)置于腔體的中部，用于放置由組分A構(gòu)成的靶材；基片臺(tái)，設(shè)置于腔體中部，與靶材托架相對(duì)設(shè)置；激光入射口，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面，與并靶材托架傾斜相對(duì)，用于入射激光以轟擊靶材托架上的靶材產(chǎn)生等離子體羽輝；束源爐接口，設(shè)置于腔體外殼的側(cè)面并與基片臺(tái)傾斜相對(duì)，用于入射由組分B構(gòu)成的分子束流；激光入射口與束源爐接口同時(shí)入射激光和分子束流。本實(shí)用新型能夠有效避免脈沖激光沉積成膜過(guò)程和分子束外延成膜過(guò)程的相互干擾，可以制備質(zhì)量更好和采用現(xiàn)有技術(shù)根本無(wú)法制備的薄膜。
文檔編號(hào)C23C14/28GK202576547SQ20112045300
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者許波, 曹立新, 范慧, 朱北沂 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所