[實用新型]一種用于制備氮化物材料的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721384024.7
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN207405234U
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江風(fēng)益;劉軍林;張建立;徐龍權(quán);丁杰;全知覺
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué);南昌黃綠照明有限公司
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所 36100
• 代理人: 張文

1.一種用于制備氮化物材料的裝置，包括控制系統(tǒng)，其特征在于：還包括腔體、氣體離化器、金屬源產(chǎn)生裝置、真空系統(tǒng)、樣品臺、腔體加熱裝置、真空計、溫度計和膜厚儀，其中：

腔體由相互分離且能合為一體的上腔體與下腔體組成，向上開口的下腔體固定不動，在下腔體的頂端右側(cè)壁上設(shè)有“L”形的傳動裝置固定桿，傳動裝置的固定底座套在傳動裝置固定桿的豎桿上，傳動裝置的旋轉(zhuǎn)臂的外端固定在上腔體的頂端右側(cè)壁上，在傳動裝置的帶動下，使半球形且向下開口的上腔體在下腔體的上方能夠沿軸向作上下移動或沿軸向作水平旋轉(zhuǎn),使上腔體與下腔體能夠合攏和分離，實現(xiàn)腔體的氣體腔與外界的連通與隔斷，上腔體與下腔體在合攏時通過密封圈對腔體進行密封；

豎直放置的若干個氣體離化器設(shè)在下腔體的底部，氣體離化器底端的進氣口位于腔體的外部用于接入外部氣體，氣體離化器的中上部設(shè)在腔體的氣體腔內(nèi)，在氣體離化器的中部外壁套有高頻感應(yīng)器，用于離化氣體獲得制備氮化物的氮原子來源和n型摻雜劑來源，在氣體離化器的頂端設(shè)有能夠調(diào)節(jié)高度與方向的出氣口，用于將離化后的等離子體送入氣體腔內(nèi)；

若干個金屬源產(chǎn)生裝置設(shè)在下腔體的底部、氣體腔內(nèi)，金屬源產(chǎn)生裝置包括坩堝、線圈和金屬保護裝置，金屬保護裝置由坩堝底座和阻擋蓋構(gòu)成，向上開口的坩堝底座固定在下腔體的底面，在坩堝底座內(nèi)設(shè)有用于盛放金屬源的坩堝，在坩堝的外壁周圍纏有線圈，線圈加熱坩堝并將坩堝的溫度控制在0--1200℃范圍內(nèi)，用于獲得制備氮化物的氣態(tài)金屬源，在坩堝的上面蓋有用于隔斷金屬源與氣體腔的阻擋蓋，帶充氣閥的充氣管的上端設(shè)在坩堝底座的底部，充氣管的下端向下穿過下腔體的底面并露出于腔體外，充氣管中通入惰性氣體，在金屬保護裝置與外界連通時阻止坩堝內(nèi)的金屬源被氧化；

真空系統(tǒng)包括干泵、分子泵和低溫泵三組泵，用于低真空下抽氣的干泵的輸入端設(shè)在下腔體的中部側(cè)壁上，用于高真空下抽氣的分子泵的輸入端接干泵的輸出端；低溫泵設(shè)在上腔體的頂部，用于在制備材料過程中抽氣；

在上腔體內(nèi)、氣體腔的頂部設(shè)有樣品臺，樣品臺包括載片架、襯底冷卻裝置和樣品臺旋轉(zhuǎn)裝置，在載片架上設(shè)有的鏤空的凹槽用以自上而下盛放襯底，在載片架的上方覆蓋有襯底冷卻裝置，在襯底冷卻裝置內(nèi)的閉合通道中填充有冷卻液，通過控制冷卻液的流動速度能控制襯底表面的溫度，含有磁耦合轉(zhuǎn)子的樣品臺旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)在載片架的中間頂部，磁耦合轉(zhuǎn)子通過齒輪帶動載片架旋轉(zhuǎn)；

在下腔體的底板的中間上方、氣體腔內(nèi)設(shè)有腔體加熱裝置，使用熱輻射法加熱氣體腔；

在下腔體的側(cè)壁中部、氣體腔內(nèi)從上至下依次設(shè)有真空計、溫度計和膜厚儀，真空計為電離式真空計，用于測量氣體腔的內(nèi)部壓力；溫度計為鉑電阻溫度計，用于測量氣體腔的內(nèi)部溫度；膜厚儀為石英晶振片用于測量氮化物制備過程中的膜厚；

傳動裝置、氣體離化器、真空泵系統(tǒng)、襯底冷卻裝置、腔體加熱裝置、真空計、溫度計、膜厚儀分別通過導(dǎo)線與控制系統(tǒng)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：氣體離化器的數(shù)量為2-4個，金屬源產(chǎn)生裝置的數(shù)量為4-6個。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：若干個氣體離化器和若干個金屬源產(chǎn)生裝置呈交錯設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：樣品臺中的載片架中間的鏤空凹槽的形狀與標(biāo)準(zhǔn)襯底的形狀相似，且載片架中間的鏤空凹槽的尺寸略小于標(biāo)準(zhǔn)襯底的尺寸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：載片架能被拆卸下來用以取放襯底。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：當(dāng)襯底的規(guī)格不同于標(biāo)準(zhǔn)襯底且小于標(biāo)準(zhǔn)襯底的尺寸時，在載片架上設(shè)有備用載片支架，備用載片支架的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)襯底尺寸相同，備用載片支架被鏤空成較小的凹槽以放置尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)襯底的非標(biāo)準(zhǔn)襯底。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備氮化物材料的裝置，其特征在于：金屬保護裝置的阻擋蓋被安裝于可上下移動且左右旋轉(zhuǎn)的電動支撐桿上。