[發(fā)明專利]一種生長碲化鉍納米薄膜的熱壁外延裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310150752.1
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103243382A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭建華;鄧惠勇;邱鋒;孫艷;李小南;俞國林;戴寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: C30B23/02
• 分類號: C30B23/02;C30B29/46
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種生長碲化鉍納米薄膜的熱壁外延裝置，該裝置包括真空腔體（1）、生長爐（2）、氣氛補償爐（3）、襯底支架（4）、不銹鋼擋板（5）、生長石英管（6）和帶孔石英擋板（7），其特征在于：

所述的真空腔體（1）包括N₂進氣口（11）、N₂出氣口（12）和連接抽真空系統(tǒng)的排氣口（13）；所述的生長爐（2）置于真空腔體（1）內(nèi)部，生長爐（2）的補償源爐體（21）、生長源爐體（22）和熱壁爐體（23）從下往上依次豎直軸心排列，補償源爐體（21）和生長源爐體（22）之間用陶瓷片（24）隔熱；所述的氣氛補償爐（3）為單溫區(qū)爐，與生長爐（2）沿真空腔體（1）中心軸對稱分布；所述的襯底支架（4）在生長爐（2）和氣氛補償爐（3）爐口上方，包括上下交疊的盤狀加熱絲（41）、均熱盤（42）和襯底托（43），通過真空腔體（1）外面的電機（44）控制其上下和旋轉(zhuǎn)運動，其中所述的均熱盤（42）和襯底托（43）的材料為鉬；所述的不銹鋼擋板（5）放置于生長爐（2）和氣氛補償爐（3）的爐口正上方，通過磁力傳動，手動移動；所述的生長石英管（6）放置于生長爐（2）中，由直徑不同的兩段石英管嵌套而成，分別放入生長源和補償源，放補償源的石英管（61）的管口位置比放生長源的石英管（62）底部高50mm，該生長石英管（6）管口鑲嵌一個石英環(huán)（63），支撐在生長爐（2）上，生長石英管（6）內(nèi)部距離管口50mm的地方也有一個石英環(huán)（64）用來支撐帶孔石英擋板（7）；所述的帶孔石英擋板（7）放置于生長石英管（6）內(nèi)熱壁爐體（23）對應的位置，在帶孔石英擋板（7）上面均勻地開一定數(shù)目的小孔。

2.一種基于權(quán)利要求1所述裝置的生長碲化鉍納米薄膜的熱壁外延方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將5N碲化鉍化合物生長源、7NTe補償源及所需規(guī)格的帶孔石英擋板（7）放入生長石英管（6）內(nèi)，然后將生長石英管（6）放入生長爐（2）中，將Te補償源放入氣氛補償爐（3）內(nèi)的石英管中，并用不銹鋼擋板（5）將兩個爐口封閉；

2）所用襯底（45）經(jīng)過化學清洗和腐蝕后，N₂吹干放入襯底托（43）內(nèi)，并將襯底支架（4）置于生長爐（2）的擋板（5）上方；

3）先對封閉的真空腔體（1）通N₂30分鐘，然后開始抽真空；

4）真空度達到1×10^-4Pa后，開始加熱熱壁、碲化鉍生長源、Te補償源和襯底（45），最佳生長溫度分別是460-520℃、450-510℃、250-350℃和320-380℃，待都達到預設(shè)溫度后，移開生長爐（2）的擋板（5），將襯底（45）降至生長石英管（6）管口開始外延生長；

5）待生長結(jié)束后，重新?lián)跎蠐醢澹?），將襯底（45）旋轉(zhuǎn)至已達到預設(shè)溫度的氣氛補償爐（3）爐口，外延薄膜和氣氛補償爐以一定的速率降溫。