[實用新型]一種分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420697736.4
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204417643U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 李寶吉;趙勇明;季蓮;陸書龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C30B25/16
• 分類號: C30B25/16
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;楊林

技術領域

本實用新型涉及材料生長的監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及基于分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置。

背景技術

隨著時代的發(fā)展，各種高科技材料被應用于航空工業(yè)、電子信息技術產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)等領域，同時，為了滿足不同領域的使用要求，判斷材料的特性也顯得尤為重要。傳統(tǒng)的材料監(jiān)測方法中，采用紅外高溫計、反射高能電子衍射儀(reflection?high-energy?electron?diffraction，RHEED)、實時溫度測試儀(Bandit)等監(jiān)測設備無法對生長材料的組份、表面粗糙度、折射率、吸收系數(shù)進行有效地監(jiān)測研究，特別是對失配材料在生長時的應力演變過程，從而無法對材料生長的參數(shù)作實時調(diào)整，使外延層材料的質(zhì)量無法提高。

目前，為了解決對材料生長進行監(jiān)測的問題，國外的公司基于分子束外延技術研發(fā)了一種監(jiān)測裝置，分子束外延(Molecular?beam?epitaxy，MBE)是使單晶材料生長的一種方法，該監(jiān)測裝置主要由德國的Laytec公司和美國的KSA公生產(chǎn)、壟斷，而且都具有產(chǎn)品功能單一、價格昂貴的缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置，解決材料在生長過程中無法實時監(jiān)測材料的組份、表面粗糙度、反射率、吸收系數(shù)等問題，并降低實時監(jiān)測成本。

為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置，其中，包括激光光源模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和分子束外延腔體，所述分子束外延腔體內(nèi)設置有用于監(jiān)測的樣品，所述激光光源模塊用于發(fā)射光束照射所述樣品，經(jīng)樣品反射后形成反射光束，被所述接收模塊接收，所述數(shù)據(jù)處理模塊與接收模塊連接，用于處理反射光束攜帶的信息。

進一步地，所述激光光源模塊包括激光器、激光分束透鏡、準直透鏡，所述激光器用于產(chǎn)生激光光束，激光光束經(jīng)過所述激光分束透鏡后形成陣列光束，陣列光束再經(jīng)過所述準直透鏡形成平行光束。

進一步地，所述分子束外延腔體設有入光口和出光口，所述入光口與所述激光光源模塊發(fā)射光束的位置對應，所述出光口與接收模塊接收光束的位置對應。

進一步地，所述接收模塊包括圖像傳感器和光電開關，所述光電開關用于控制所述圖像傳感器對所述樣品進行數(shù)據(jù)采集。

進一步地，數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)部設置有信號處理模塊，所述信號處理模塊用于分析反射光束的強度和光束位置變化以及原位應力測量。

優(yōu)選地，激光器為紅光激光器，功率穩(wěn)定性小于5％。

優(yōu)選地，激光分束透鏡采用達曼光柵作為光束分束器件。

優(yōu)選地，準直透鏡內(nèi)部設有焦距調(diào)節(jié)模塊，用于調(diào)節(jié)準直光束點陣。

優(yōu)選地，所述圖像傳感器為高分辨率面陣的二維CCD，用于采集反射光束的強度和光束位置。

優(yōu)選地，所述光電開關為反射式光電開關，樣品上設置有用于控制樣品轉(zhuǎn)動的馬達，所述反射式光電開關用于隨所述馬達轉(zhuǎn)動保持同步采集。

本實用新型的有益效果：

本實用新型提供的一種分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置具有結構簡單、采集信息準確、計算誤差小以及制造成本低的特點，同時，有效解決了國外產(chǎn)品中功能單一的問題，實現(xiàn)樣品材料的多種信息監(jiān)測與計算，極大地滿足科研人員和本領域技術人員的使用需求。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了更好地闡述本實用新型的技術特點和結構，以下結合本實用新型的優(yōu)選實施例及其附圖進行詳細描述。

參閱圖1，本實用新型提供的一種分子束外延的材料生長原位監(jiān)測裝置，包括激光光源模塊10、接收模塊20、數(shù)據(jù)處理模塊30和分子束外延腔體6，該分子束外延腔體6內(nèi)部設置有用于監(jiān)測的樣品。其中，激光光源模塊10產(chǎn)生平行光束，從分子束外延腔體6的一端射入，照射樣品5，并在樣品5的表面反射形成反射光束，反射光束攜帶著樣品材料的信息從分子束腔體6的另一端射出，該反射光束被接收模塊20接收后，傳送至數(shù)據(jù)處理模塊30進行分析，從而得到樣品5材料生長的表面粗糙度、生長速率、薄膜厚度、薄膜光學常數(shù)的信息。由于樣品5經(jīng)過分子束外延生長后，樣品5材料的平整度發(fā)生變化，導致樣品5表面對平行光束的反射發(fā)生偏移，從而得到樣品5材料生長后的信息。數(shù)據(jù)處理模塊30通過對反射光束強度和位置的變化進行分析，即可計算得出分子束外延材料的質(zhì)量。