[實(shí)用新型]一種用于制備氮化物材料的裝置

有效

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

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于制備氮化物材料的裝置，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(tái)、腔體加熱裝置、真空計(jì)、溫度計(jì)和膜厚儀和控制系統(tǒng)，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，金屬源產(chǎn)生裝置包括坩堝、線圈和金屬保護(hù)裝置，金屬保護(hù)裝置由坩堝底座和阻擋蓋構(gòu)成，真空系統(tǒng)包括干泵、分子泵和低溫泵，樣品臺(tái)包括載片架、襯底冷卻裝置和樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)裝置。本實(shí)用新型制備氮化物的方式為陰離子陽(yáng)離子逐層堆積模式，具有較好的材料質(zhì)量和較快的氮化物制備速率。本實(shí)用新型具有能耗低、材料質(zhì)量高、碳污染低、無(wú)組分偏析以及產(chǎn)能大等諸多優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于化學(xué)氣相沉積的用于制備氮化物材料（如氮化鎵、氮化鋁、銦鎵氮和鋁銦鎵氮）的裝置。

背景技術(shù)

氮化物材料因其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管、電子器件、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域，擁有龐大的市場(chǎng)以及誘人的應(yīng)用前景。

當(dāng)前氮化物材料主要是通過(guò)有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方法進(jìn)行制備，制備過(guò)程中所用的裝置-MOCVD結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、能耗巨大、高成本且低產(chǎn)能。另外，MOCVD在制備氮化物過(guò)程中存在碳污染、組分偏析等諸多技術(shù)問(wèn)題，對(duì)制備的器件性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

其他制備氮化物材料的裝置包括分子束外延、氫化物氣相外延、磁控濺射等，也均存在各自的不足。如分子束外延生長(zhǎng)速率慢，只能制備小尺寸氮化物材料；氫化物氣相外延主要用于制備體材料，難以制備復(fù)雜的量子阱結(jié)構(gòu)；磁控濺射主要用于制備氮化鋁材料，難以滿足氮化鎵、銦鎵氮等組分復(fù)雜的材料的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是提供一種能耗低、材料質(zhì)量高、碳污染低、無(wú)組分偏析、產(chǎn)能大的用于制備氮化物材料的裝置。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于制備氮化物材料的裝置，包括控制系統(tǒng)，特征是：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(tái)、腔體加熱裝置、真空計(jì)、溫度計(jì)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(kāi)口的下腔體固定不動(dòng)，在下腔體的頂端右側(cè)壁上設(shè)有“L”形的傳動(dòng)裝置固定桿，傳動(dòng)裝置的固定底座套在傳動(dòng)裝置固定桿的豎桿上，傳動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)臂的外端固定在上腔體的頂端右側(cè)壁上，傳動(dòng)裝置在控制系統(tǒng)的指令下，使半球形且向下開(kāi)口的上腔體在下腔體的上方能夠沿軸向作上下移動(dòng)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(shí)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(shí)通過(guò)密封圈對(duì)腔體進(jìn)行密封；

豎直放置的若干個(gè)氣體離化器設(shè)在下腔體的底部，氣體離化器底端的進(jìn)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(lái)源和n型摻雜劑來(lái)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(gè)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(hù)裝置，金屬保護(hù)裝置由坩堝底座和阻擋蓋構(gòu)成，向上開(kāi)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?chē)p有線圈，線圈可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(guò)下腔體的底面并露出于腔體外，充氣管中可通入惰性氣體，在金屬保護(hù)裝置與外界連通時(shí)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(guò)程中抽氣；