[實用新型]熱蒸發源爐

有效

• 申請號: 202020869458.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN212223085U
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 金鵬;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C14/26
• 分類號: C23C14/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

本實用新型提供了一種熱蒸發源爐，包括：整體式全包圍熱屏蔽筒、坩堝、加熱裝置、加熱裝置底板和溫度測量裝置，整體式全包圍熱屏蔽筒底部與源爐法蘭的上法蘭面相連；整體式全包圍熱屏蔽筒頂部與坩堝密封相連；加熱裝置、加熱裝置底板和溫度測量裝置均設置于整體式全包圍熱屏蔽筒內，加熱裝置對所述坩堝進行加熱；溫度測量裝置對坩堝底部溫度進行測量。本實用新型能夠提供穩定的原子束和分子束流，并且能夠避免從坩堝逸出的液態源和從生長設備內壁脫落的材料殘渣等會掉落至熱電偶電極或加熱器電極處導致的熱電偶或加熱器短路，使得工作可靠性大幅提高。

技術領域

本實用新型涉及材料生長領域，尤其涉及一種熱蒸發源爐。

背景技術

在半導體、金屬、拓撲絕緣體、磁性材料、有機化合物半導體等材料的薄膜生長中，通常會使用分子束外延、熱蒸發鍍膜等設備。這些設備在進行材料生長時，一般會使用產生原子束或分子束的關鍵裝置，稱為熱蒸發源爐。熱蒸發源爐通常工作在真空環境，利用電阻加熱器為坩堝中的源材料提供能量，使其液化或升華，并達到一定的蒸汽壓，使得坩堝中的源材料以原子束或分子束的形式流向與熱蒸發源爐相對放置的襯底表面，最終達到材料生長的目的。熱蒸發源爐提供的原子束或分子束的束流穩定性和工作可靠性對材料質量起著決定性作用。

目前，分子束外延、熱蒸發鍍膜等設備中普遍使用的熱蒸發源爐有著下面兩個技術缺陷，使得熱蒸發源爐的束流穩定性較低。第一、熱蒸發源爐與大氣環境有熱交換，隨時間變化的環境溫度變化會影響束流的穩定性。盡管這一影響較小，但對于需要精確控制材料組分(例如：晶格匹配的異質外延生長要求的10^-4量級的失配度)等高要求場合，該影響會是致命性的，導致材料生長工藝不可控。其主要原因是：雖然熱蒸發源爐的主要部件(坩堝、加熱器等)均在真空環境中，但通常是安裝在一個帶有法蘭的真空套管一端。由于熱蒸發源爐的工作溫度大多在200℃-2000℃的高溫區段，源爐高溫部件的熱輻射導致真空套管溫度升高，使得真空套管與周圍大氣環境發生熱交換。而大氣環境溫度隨著時間在周期性變化，在沒有控溫的實驗室內部，晝夜溫差有時可以達到10℃-20℃。這一環境溫度變化導致了熱蒸發源爐的工作狀態的微小改變，最終影響了束流的穩定性。第二、熱蒸發源爐的熱電偶電極和加熱器電極暴露，從坩堝逸出的液態源和從生長設備內壁脫落的材料殘渣等會掉落至熱電偶電極或加熱器電極處，導致熱電偶或加熱器短路，使得熱蒸發源爐無法正常工作。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型提供了一種熱蒸發源爐，以解決熱蒸發源爐的束流穩定性較低和電極短路的技術問題。

(二)技術方案

根據本實用新型的一個方面，提供了一種熱蒸發源爐，其中，包括：

分段式全包圍熱屏蔽筒，所述分段式全包圍熱屏蔽筒底部與源爐法蘭的上法蘭面相連；所述分段式全包圍熱屏蔽筒包括：

下分熱屏蔽筒，所述下分熱屏蔽筒底部與源爐法蘭的上法蘭面相連；

上分熱屏蔽筒，所述上分熱屏蔽筒底部與所述下分熱屏蔽筒頂部相連；

加熱裝置底板，設置于所述上分熱屏蔽筒和所述下分熱屏蔽筒相連處；

坩堝，與所述分段式全包圍熱屏蔽筒頂部密封相連；

加熱裝置，設置在所述分段式全包圍熱屏蔽筒內，對所述坩堝進行加熱；

加熱裝置底部屏蔽板，設置于所述分段式全包圍熱屏蔽筒內并位于加熱裝置底板上部，用于屏蔽加熱裝置工作時向下輻射的熱量；

溫度測量裝置，設置在所述分段式全包圍熱屏蔽筒內，用于對坩堝底部溫度進行測量。

在本實用新型的一些實施例中，所述溫度測量裝置包括：

法蘭內側熱電偶接線柱，設置于所述分段式全包圍熱屏蔽筒內；