[發明專利]金屬有機物化學氣相沉積加熱裝置

無效

• 申請號: 201310151433.2
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103233211A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張飛;熊杰;劉鑫;趙曉輝;陶伯萬;張萬里;李言榮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C23C16/46
• 分類號: C23C16/46
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

技術領域

本發明涉及一種金屬有機物化學氣相沉積（MOVCD）的加熱裝置，可用于制備氧化物或氮化物薄膜，屬于低真空MOCVD領域。

背景技術

金屬有機物化學氣相沉積（MOVCD）生長技術是H.M.Manasevit于1968年首次提出來的一種氣相外延技術，可用于制備氧化物或氮化物薄膜。其原理是載氣將金屬有機源化合物和反應氣源帶入反應室中，經過一系列的物理化學反應最終在襯底上形成對應的氧化物或氮化物薄膜。經過幾十年的發展，MOCVD技術已廣泛應用于半導體材料制造領域。鑒于MOCVD技術在半導體領域的成功應用，MOCVD技術也被用于制備超導薄膜及涂層，并成為制備超導薄膜及涂層的主要技術之一，也是一種潛在的實現超導薄膜及涂層商業化應用的技術。

目前，采用MOCVD技術制備的外延薄膜多為單面薄膜，即只在襯底的一面形成結構及性質均勻的薄膜，所對應的實現襯底加熱的加熱器的設計也易于實現，可以很容易達到薄膜生長所需的溫度，同時又能保證溫度場的均勻分布。對于MOCVD法制備超導薄膜及涂層，制約其商業化應用的重要因素就是性能和成本。而通過在襯底兩面對稱各設置一個氣體噴淋頭來制備雙面超導薄膜或涂層，可以在減少一倍襯底支出的情況下實現性能的成倍提高，從而降低成本提高性能的目的。但是，雙噴淋頭結構噴出的氣體對襯底的冷卻作用很容易使襯底溫度無法達到形成高性能超導薄膜及涂層所需的溫度，同時也會導致噴淋頭正下方的溫度場分布不均勻。因此，要實現雙面超導薄膜或涂層的制備，加熱器的設計顯得尤為重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種金屬有機物化學氣相沉積加熱裝置，使制備的薄膜具有良好的面內均勻性和兩面一致性。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，金屬有機物化學氣相沉積加熱裝置，其特征在于，包括圓筒、設置于圓筒兩端的筒蓋、主發熱絲和輔助發熱絲，主發熱絲設置于圓筒的內壁，圓筒筒壁的中部設有噴淋頭入口和排氣口，噴淋頭入口為徑向相對設置的兩個開口，筒蓋的中心處設置有襯底出入口，輔助發熱絲設置于噴淋頭入口處。

排氣口為徑向相對設置的兩個開口，兩個排氣口中心點的連線垂直于兩個噴淋頭入口的中心點的連線。兩個排氣口中心點的連線與兩個噴淋頭入口的中心點的連線共面。

噴淋頭入口和排氣口為長條狀，二者的長邊沿圓筒的軸向設置；筒蓋上的襯底出入口亦為長條狀，其長邊垂直于兩個噴淋頭入口的中心點的連線。輔助發熱絲設置于噴淋頭入口與排氣口之間。

主發熱絲形成四個相等的長條形主發熱區，長度等于圓筒長度，均勻設置于噴淋頭入口和排氣口之間；輔助發熱絲形成四個相等的長條形輔助發熱區，長度小于圓筒長度，均勻設置于噴淋頭入口和排氣口之間，且噴淋頭入口和輔助發熱區都位于圓筒的中部。

本發明的有益效果是，可以實現在襯底的兩面同時生長薄膜，并且保證襯底兩面溫度的均勻分布和面內溫度的一致性，進而保證制備的薄膜的面內均勻性和兩面一致性。

附圖說明

圖1是實施例的結構示意圖。其中，圖1（a）為立體示意圖，圖1（b）為剖面示意圖（部分），圖1（c）為圓筒內壁的展開示意圖。

圖中1.噴淋頭，2.不銹鋼筒，3.襯底，4.排氣口，5.主發熱絲，6輔助發熱絲，7.不銹鋼筒蓋，8.噴淋頭入口，9.襯底出口（或入口）。

圖2是噴淋頭正下方三個不同位置的示意圖。

圖3是噴淋頭正下方三個不同位置上樣品的X射線衍射2theta掃描圖。圖中顯示，三個不同位置的樣品的衍射峰都很尖銳，衍射峰強度也差不多，且都只有（00l）面的衍射峰，表面三個位置的樣品結晶質量都很好，YBa₂Cu₃O_7-x（YBCO）晶粒均為純c軸生長。

圖4是噴淋頭正下方三個不同位置上樣品的X射線衍射omega掃描曲線的半高寬值。圖中顯示三個樣品的半高寬值都較小，且很接近，表明三個樣品面外取向性好，進一步說明三個樣品間的均勻性很好。

圖5是c位置上樣品兩面的X射線衍射2theta掃描圖。圖中顯示，樣品兩面的衍射峰都很尖銳，衍射峰強度也差不多，且只有（00l）面的衍射峰，表面樣品兩面薄膜的結晶質量好，兩面一致性好。

圖6是c位置上樣品兩面的X射線衍射omega掃描圖。圖中顯示，樣品兩面的半高寬值都很小，且大小一樣，均為0.2°，表明樣品兩面薄膜的面外取向性好，兩面一致性好。