[发明专利]一种用于分子束外延均匀加热的系统及加热方法

说明书

本发明公开了一种用于分子束外延均匀加热的系统及加热方法，属于晶体薄膜外延生长技术领域，包括样品台、加热组件和隔热组件；样品台内部设有隔热组件，其底部用于放置衬底基片；加热组件包括电机、加热器支架和红外线辐射加热器；加热器支架的一端与所述电机的输出轴相连，其另一端依次穿过样品台、隔热组件后与红外线辐射加热器相连；电机用于驱动加热器支架旋转从而带动红外线辐射加热器转动以对位于样品台底部的衬底基片的一面加热。本发明通过驱动加热器支架旋转带动红外线辐射加热器转动，在沉积过程中可以使衬底温度保持均匀稳定，操作简单，普适性广，加热均匀性高。

技术领域

本发明属于晶体薄膜外延生长技术领域，更具体地，涉及一种用于分子束外延均匀加热的系统及加热方法。

背景技术

分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，简称MBE）是一种晶体外延生长技术，这种薄膜制备方法已逐渐应用于金属、绝缘介质等多种材料体系，成为了生长化合物半导体材料的重要的生产技术。MBE系统保持在超高真空条件（10^-8Pa数量级），不同组元从束源喷射炉中蒸发出来，经小孔准直后形成原子束或分子束，再喷射到被加热的单晶衬底表面上，并在该表面进行吸附、解析、迁移而沉积单晶薄膜，从而生长出单原子层量级厚度的膜层。在MBE薄膜生长过程中，衬底温度均匀性是影响晶体生长过程和速度的关键因素，直接关系到薄膜的结构均匀性和电参数稳定性。衬底温度均匀性差会导致反应物在衬底表面吸附、解析、迁移不均衡现象，造成薄膜质量下降以及原材料大量浪费等问题。理想的生长环境需要在束流源发射原子/分子束流前衬底表面达到均匀的生长温度，从而保证大面积的均匀外延生长，严格把控薄膜厚度、化学组分和杂质浓度。

由于MBE系统工作条件为超高真空，腔内对流传热效果极微小，衬底主要靠加热体热辐射实现升温。目前已知的加热方式有激光加热、电子束或射频技术加热等，但存在设备成本高、干扰原位实时检测器、难获得较大面积的均匀加热等缺点。因此，在分子束外延材料生长过程中，低成本、无干扰的衬底均匀加热方法至关重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于分子束外延均匀加热的系统及加热方法，其目的在于通过驱动加热器支架旋转带动红外线辐射加热器转动 ，在沉积过程中可以使衬底温度保持均匀稳定。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于分子束外延均匀加热的系统，该系统包括样品台、加热组件和隔热组件；

所述样品台内部设有所述隔热组件，其底部用于放置衬底基片；

所述加热组件包括电机、加热器支架和红外线辐射加热器；

所述加热器支架的一端与所述电机的输出轴相连，其另一端依次穿过所述样品台、隔热组件后与所述红外线辐射加热器相连；所述电机用于驱动所述加热器支架旋转从而带动所述红外线辐射加热器转动以对位于所述样品台底部的所述衬底基片的一面加热。

优选地，所述样品台为可调直径样品台，在所述样品台的顶部设有用于调节其直径的调径机构。

优选地，所述调径机构包括水平板和旋转柱，所述旋转柱设置于所述水平板的一端，通过转动旋转柱旋转从而带动所述水平板转动；所述水平板上设有多个均匀分布的调径槽。

优选地，所述样品台为多个相同结构件组成的圆形结构，且每个结构件的均设有凸起部，所述凸起部装配于所述调径槽内；通过所述水平板转动以使所述凸起部在调径槽内滑动从而带动所述样品台各结构件扩张或收缩，实现样品台的直径可调。

优选地，所述隔热组件包括第一热屏蔽罩和第二热屏蔽罩，所述第一热屏蔽罩设置于所述红外线辐射加热器的外侧，所述第二热屏蔽罩设置于所述第一热屏蔽罩的外侧。

优选地，还包括测温热电偶；所述测温热电偶设置于所述红外线辐射加热器与所述衬底基片之间，用于实时检测衬底基片表面温度。