[发明专利]双坩埚液相外延生长装置

说明书

本发明提供了一种双坩埚液相外延生长装置，涉及液相外延生长设备技术领域，包括第一炉体、第二炉体、坩埚组件和驱动组件，所述第一炉体与所述第二炉体通过通孔相连；所述坩埚组件包括两个坩埚，两个所述坩埚分别设置于所述第一炉体和所述第二炉体内部；所述驱动组件用于分别驱动两个所述坩埚穿过所述通孔以对调在所述第一炉体和所述第二炉体内的位置。本发明通过两个坩埚连续调换进而实现液相外延生长薄膜的连续生长，突破膜厚的技术瓶颈，提高薄膜的质量和制备效率，有利于进行批量化生产。

技术领域

本发明涉及液相外延生长设备技术领域，具体而言，涉及一种双坩埚液相外延生长装置。

背景技术

稀土铁石榴石(RIG)厚膜作为磁光隔离器的核心器件决定了无源光器件性能、激光武器作战效能和光纤通讯传输效果。为了满足磁光器件小型化、集成化的需求，需要在保证RIG厚膜性能优良的同时缩短厚膜的生长时间、提高生长效率实现RIG厚膜的批量稳定制备。目前液相外延法(LPE)是生长RIG厚膜的主流技术。LPE是在熔融物中，通过降温使固体物质析出在衬底上成核继而反应成膜的单晶生长技术。相较于分子束外延(MBE)和金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延技术，LPE技术具有成本低、生长速率快、掺杂元素种类灵活等优点，除了衬底本征缺陷的遗传之外，几乎不引入新的缺陷，适合化合物半导体单晶材料、稀土石榴石磁性材料的生长。对于45°法拉第旋转片而言，现阶段适用于磁光隔离器件主流的Bi:RIG或Ce:RIG厚膜材料，其所需的厚度往往在340μm-370μm之间，考虑薄膜后续的打磨抛光过程，LPE生长薄膜厚度应当大于500μm。

然而，目前LPE装置能够获得的磁光薄膜主要集中于直径2-3英寸、膜厚在1μm-100μm范围内，无法满足实际使用需求。主要原因在于，当前生长装置中通常采用单一坩埚，当进行液相外延生长时，随着坩埚中的溶质在衬底上不断的析出，溶质浓度开始不断地下降。这时通过降低温度也无法使溶液达到过饱和，来保持稳定的析出速率，实现薄膜的连续生长。同时薄膜的厚度增加缓慢且薄膜质量出现下降。为保证磁光薄膜连续生长的质量，突破500μm膜厚的技术瓶颈，实现RIG厚膜的批量稳定制备，亟需一种能够突破膜厚的技术瓶颈的同时保证薄膜质量的液相外延生长装置。

发明内容

本发明解决的问题是如何突破膜厚的技术瓶颈并保证薄膜生长质量。

为解决上述问题，本发明提供一种双坩埚液相外延生长装置，包括第一炉体、第二炉体、坩埚组件和驱动组件，所述第一炉体与所述第二炉体通过通孔相连；所述坩埚组件包括两个坩埚，两个所述坩埚分别设置于所述第一炉体和所述第二炉体内部；所述驱动组件用于分别驱动两个所述坩埚穿过所述通孔以对调在所述第一炉体和所述第二炉体内的位置。

进一步地，所述坩埚组件还包括环形底座，两个所述坩埚相对设置于所述环形底座上；所述通孔为两个，所述通孔的底部轮廓与所述环形底座的形状相匹配，所述通孔用于所述驱动组件驱动所述环形底座带动所述坩埚穿过。

进一步地，所述坩埚组件还包括环形密封条，所述环形密封条设置于所述环形底座上，且位于两个所述坩埚之间，所述环形密封条的轮廓与所述通孔的轮廓相匹配，用于所述坩埚穿过所述通孔后密封所述通孔。

进一步地，所述驱动组件包括齿形带和与所述齿形带连接的驱动电机，所述齿形带与所述环形底座的底部相连接，且所述齿形带用于在所述驱动电机的驱动下带动所述环形底座转动。

进一步地，所述第一炉体包括第一内壁和第一外壁，所述第一内壁和所述第一外壁之间设有第一保温层；所述第二炉体包括第二内壁和第二外壁，所述第二内壁和所述第二外壁之间设有第二保温层，所述第一炉体和所述第二炉体的形状为圆筒型，所述第一保温层与所述第二保温层的厚度相同，且所述第一保温层的外侧与所述第二内壁相切。

进一步地，所述第一炉体还包括第一加热层，所述第一加热层设置于所述第一内壁上，所述第一加热层从上到下依次设有五个温度区；所述第二炉体还包括第二加热层，所述第二加热层设置于所述第二内壁上。