[實用新型]克努曾箱蒸發源

有效

• 申請號: 201520105258.8
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN204550788U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 胡小鵬;薛其坤;陳曦;康志新;李魯新
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本實用新型涉及一種蒸發源裝置，尤其涉及一種分子束外延生長的蒸發源裝置。

背景技術

分子束外延生長是一種新型、精確可控的薄膜生長技術，在10^-8Pa超高真空以下以0.1^-1nm/s量級的慢沉積速率蒸發鍍膜，超高真空腔體中，蒸發源加熱相應的元素將蒸發出的分子蒸鍍到襯底上。分子束外延生長可以精確控制薄膜組分與薄膜厚度，在低維量子強關聯體系，高溫超導，新型半導體材料，超晶格新型器件等領域發揮著不可替代的作用。蒸發源的精度嚴重影響著分子束外延生長系統的精度。而溫度的控制與保持是影響蒸發源精度的重要因素，因而一種可以精確地對溫度控制與保持的加熱系統具有十分積極的意義。

另一方面，分子束外延生長系統中通常有多個裝有不同元素的蒸發源，通過精確地控制蒸發源擋板的開關時間可以在保持蒸發源熱平衡的情況下精確地控制某一元素的蒸發時間與生長系統中達到襯底的元素流，利用擋板周期性的開關可以生長可控制層厚的超晶格結構，在制造微波器件，高溫超導材料等領域具有廣闊的前景。因而一種可以精確高效并且便捷的地控制擋板的系統具有十分重要的意義。

克努曾箱（Knudson?Cell）蒸發源是一種高精度的分子束外延生長系統蒸發源，箱前有小口供分子束出射，使用過程中，箱內保持準平衡態，使分子束的組分與流量不變，箱前有擋板控制蒸發時間，但是其溫度的控制與保持、擋板的控制卻一直制約著其精度的提高。在克努曾箱蒸發源的啟動開始階段，低溫區間內，其溫度劇烈變化不能穩定，溫度漂移大。啟動一段時間后，進入高溫區間，雖然其溫度漂移將變小，但整個過程都存在，這是由于系統工作過程中箱內準熱平衡不能很好地保持造成的。另外，在停止加熱時，由于熱輻射與熱傳導，系統溫度下降過快。通過對現有克努曾箱蒸發源的測試與分析，發現其加熱方式，加熱絲的選取與構造，熱輻射的屏蔽與否均是產生溫度誤差的主要原因，而擋板部件的設計也無法達到高效、精確、便捷的要求。

例如德國CreaTec?Fischer?&?Co.GmbH公司與MBE?Components公司的克努曾箱蒸發源設計，該設計采用的加熱方式為鎢絲或鉭絲直接繞于坩堝表面熱輻射加熱，但其加熱絲呈直角彎折，易斷裂。兩種設計的擋板裝置均是采用磁力桿手動開關，不能夠電動操控，費時費力且不能夠實現高效、精確控制與遠程實驗控制。兩種設計在實際應用中均有較大的問題。

實用新型內容

有鑒于此，探索新的克努曾箱蒸發源裝置，特別是一種具有穩定加熱功能的克努曾箱蒸發源裝置具有十分重要的意義。

一種克努曾箱蒸發源，其包括：一坩堝、一固定架以及一加熱絲結構。所述固定架為籠狀結構，環繞所述坩堝設置，所述加熱絲通過所述固定架固定，并等間隔螺旋環繞所述坩堝設置。

與現有技術相比，本實用新型所提供的克努曾箱蒸發源裝置具有以下優點：

1、加熱絲等間隔螺旋纏繞，解決了現有技術對坩堝加熱不均勻的缺點。

2、加熱絲使用支架支撐，整體彎折較小，不易斷裂且形狀固定，重復使用狀態穩定，加熱至高溫后加熱絲變軟也不會發生形變而引發短路、加熱效率低、加熱不均勻等問題。

3、采用熱輻射加熱，加熱效率高，加熱快且最高溫度達1650℃。

附圖說明

圖1為本實用新型第一實施例的克努曾箱蒸發源的結構示意圖。

圖2為應用本實用新型第一實施例的克努曾箱蒸發源的爆破結構示意圖。

圖3為本實用新型第二實施例的克努曾箱蒸發源裝置的結構示意圖。

圖4為本實用新型第二實施例的克努曾箱蒸發源裝置的爆破結構示意圖。

主要元件符號說明