[发明专利]星型微波等离子体化学气相沉积装置及制备大面积一层或少层二硫化钼薄膜的方法

权利要求书

1.一种星型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，包括：

水平设置的管状的石英腔体(4)，所述石英腔体(4)的一端设置有连通口，所述石英腔体(4)的另一端设置有观察窗(5)，在所述石英腔体(4)内自所述连通口向所述观察窗(5)的方向依次设置有第一原料载台(11)、第二原料载台(10)和若干基片(9)；

连通所述石英腔体(4)的连通口的进气管(2)；

多个分别通过管路连通所述进气管(2)的气体流量计(1)，在各所述气体流量计(1)和所述进气管(2)之间的管路上设置有一个截止阀，各所述气体流量计(1)分别通过管路连通惰性气体气瓶；

在各所述基片(9)和所述观察窗(5)之间连通所述石英腔体(4)的波纹管(6)，所述波纹管(6)上设置有微调阀(8)；

连通所述波纹管(6)的真空泵(7)，在所述波纹管(6)上位于所述微调阀(8)和所述真空泵(7)之间设置有一个主阀；

套设在所述石英腔体(4)外的谐振腔(12)，在所述谐振腔(12)的外壁上沿着所述谐振腔(12)的长度方向设置有若干微波源(13)；

以及用于固定所述石英腔体(4)和所述谐振腔(12)的装置外壁(3)。

2.根据权利要求1所述的星型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述谐振腔(12)为水平放置的正多棱柱形，在各侧壁上沿着所述谐振腔(12)的长度方向间隔设置有数量相等的若干微波源(13)，并且，各侧壁上相同位置的所述微波源(13)位于同一个垂直于所述谐振腔(12)的长度方向的平面上。

3.根据权利要求2所述的星型微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于：所述谐振腔(12)为正五棱柱的铜制结构，各侧壁上设置有两个所述的微波源(13)。

4.一种制备大面积一层或少层二硫化钼薄膜的方法，其特征在于，采用权利要求1至3任一所述的星型微波等离子体化学气相沉积装置，方法包括以下步骤：

a)对各所述基片(9)进行预清洁处理并置于所述石英腔体(4)中；

b)称取反应物，反应物为单质硫粉和三氧化钼，将单质硫粉放置于所述第一原料载台(11)上，将三氧化钼放置于所述第二原料载台(10)上；

c)对所述星型微波等离子体化学气相沉积装置进行抽真空处理；

d)对所述星型微波等离子体化学气相沉积装置进行洗气；

e)调节气体流量、反应压强、反应温度、加热速率、沉积时间，进行反应，在各基片(9)上即得一层或少层二硫化钼薄膜。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：各所述基片(9)为蓝宝石片、SiO₂复合Si片或金属薄片中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

步骤a)中所述预清洁处理方法为，先用乙醇或丙酮对基片(9)超声清洗5～15min，然后用去离子水超声清洗5～10min；

步骤a)中所述星型微波等离子体化学气相沉积装置可放置1英寸蓝宝石基片(9)10片、2英寸蓝宝石基片(9)5片或4英寸蓝宝石基片(9)两片。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中取反应物单质硫粉为20～50g，三氧化钼为10～40mg。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中先将星型微波等离子体化学气相沉积装置抽到本底真空度为1.0×10^-2Pa。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤d)中在步骤c)抽真空后关闭所述主阀，打开所述截止阀，通入惰性气体，待气压到达5000Pa时，关闭所述截止阀，打开所述主阀，抽至本底真空，重复洗气步骤3～5次。

10.根据权利要求4至9任一所述的制备方法，其特征在于：步骤e)中所述调节惰性气体的流量为50～200sccm，控制反应压强为200～600Pa,反应温度为650～900℃，加热速率20～40℃/min，沉积时间为5～15min。