[發明專利]一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置

在審

• 申請號: 202010775602.X
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111979514A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 徐宏;吳超;龔樺;周德金;戴金;黃偉;朱健
• 申請（專利權）人: 清華大學無錫應用技術研究院
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/54
• 代理公司: 北京智宇正信知識產權代理事務所(普通合伙) 11876
• 代理人: 于理科

本發明提供了一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置，屬于真空濺射領域技術領域。該用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置包括供氣組件、制備組件、濺射電解組件以及冷卻組件。所述隔板連接在所述第一罐體的內部，所述氬氣收集腔的一側與所述氮氣收集腔的底端設置有出氣口，所述第一管道和所述第二管道的一端與所述出氣口連通，所述第一吸氣泵的輸入端與所述第一管道和所述第二管道連接。所述電機固定在所述第二罐體的上端，所述轉軸設置在所述第二罐體的內部，所述轉軸的一端與所述電機的輸出端轉動連接，所述固定板與所述轉軸的另一端固定連接，有利于控制氮氣和氬氣注入量，穩固了鎵的形態，提高了氮化鎵薄膜制備的質量。

技術領域

本發明涉及真空濺射領域，具體而言，涉及一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置。

背景技術

氮化鎵，是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙的半導體，此化合物結構類似纖鋅礦，硬度很高。氮化鎵的能隙很寬，可以用在高功率、高速的光電元件中。

目前在制備氮化鎵薄膜的過程中采用了磁控濺射技術，但這種方法存在沉積速率低和附著力弱的缺點，影響了氮化鎵薄膜制備的效率。為了提高氮化鎵薄膜制備的效率目前采用了離子源與中頻磁控濺射相結合的裝置來改善這種現狀，而離子源與中頻磁控濺射相結合的裝置在制備氮化鎵薄膜時其質量存在差異性，這是由于鎵的熔點較低，其形態容易發生改變以及在注入氮氣和氬氣時不能很好的控制氮氣和氬氣的注入量，這些會影響到氮化鎵薄膜的制備，如何發明一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置來改善這些問題，成為了當前需要解決的問題。

發明內容

為了彌補以上不足，本發明提供了一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置，旨在改善氮氣和氬氣注入量不能控制以及鎵的熔點較低，其形態容易發生改變，影響了氮化鎵薄膜制備質量的問題。

本發明是這樣實現的：

本發明提供一種用于快速制備氮化鎵薄膜的裝置包括供氣組件、制備組件、濺射電解組件以及冷卻組件。

所述供氣組件包括第一罐體、隔板、第一管道、第二管道以及第一吸氣泵，所述隔板連接在所述第一罐體的內部，所述隔板將所述第一罐體分割為氬氣收集腔和氮氣收集腔，所述氬氣收集腔和所述氮氣收集腔的一側設置有進氣口，所述氬氣收集腔的一側與所述氮氣收集腔的底端設置有出氣口，所述第一管道和所述第二管道的一端與所述出氣口連通，所述第一吸氣泵的輸入端與所述第一管道和所述第二管道連接。

所述制備組件包括第二罐體、進氣管道、離子管道、第三管道、電機、轉軸、固定板以及基片，所述第二罐體設置在所述吸氣泵的一側，所述進氣管道連接在所述第二罐體的一側，所述離子管道連接在所述第二罐體的另一側，所述第三管道的一端與所述進氣管道連通，所述第三管道的另一端與所述第一吸氣泵的輸出端連接，所述電機固定在所述第二罐體的上端，所述轉軸設置在所述第二罐體的內部，所述轉軸的一端與所述電機的輸出端轉動連接，所述固定板與所述轉軸的另一端固定連接，所述基片固定在所述固定板的下方。

所述濺射電解組件包括中頻磁控濺射器、通管以及電解器，所述中頻磁控濺射器、所述通管以及所述電解器設置在所述第二罐體的內部底端，所述中頻磁控濺射器的內部開設有冷卻通道，所述中頻磁控濺射器的一側開設有進液口和出液口，所述進液口和所述出液口與所述冷卻通道連通，所述通管連通于所述中頻磁控濺射器與所述中頻磁控濺射器之間，所述電解器設置在所述中頻磁控濺射器與所述中頻磁控濺射器之間。

所述冷卻組件包括冷卻箱體、抽液泵、抽液管、進液管道以及出液管道，所述冷卻箱體設置在所述第二罐體的下方，所述抽液泵固定在所述冷卻箱體的上方，所述抽液管的一端與所述抽液泵的輸入端連接，所述抽液管的另一端延伸至所述箱體的內部，所述進液管道的一端與所述抽液泵的輸出端連接，所述進液管道的另一端與所述進液口連通，所述出液管道的一端與所述出液口連通，所述出液管道的另一端與所述箱體連接。