[發明專利]一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置

在審

• 申請號: 202211244420.5
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115747953A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 王曉暉;李世權;張一帆;菅瑋琦;班啟沛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學長三角研究院（湖州）
• 主分類號: C30B23/02
• 分類號: C30B23/02;C30B23/06;H01J37/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：本裝置由外套筒[01]，內套筒[02]，噴嘴[03]構成。其中內套筒頂端封閉，側壁有多個通孔[04]，內套筒固定在坩堝上部，外套筒套在內套筒上，外套筒上端連接噴嘴。內套筒下端伸入坩堝[05]，與坩堝內側貼合，通過內套筒外側突起的卡環固定在坩堝上，外套筒通過同樣的方式固定在內套筒上。

2.根據權利要求1所述的一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：內套筒[02]與外套筒[01]之間形成緩沖腔[06]，使束流只能通過內套筒的側向通孔進入緩沖腔，再到達噴口，且緩沖腔的容積V根據實際需求可調。V越大緩沖效果越好，但其同時受到分子束外延內部空間大小的限制。外套筒，內套筒的直徑分別為d₁，d₂，套筒腔室部分的高度為h，外套筒直徑d₁為內套筒直徑d₂的1.1～1.5倍，h為d₂的2～3倍，則緩沖腔的容積為V＝1/4πh(d₁²-d₂²)。

3.根據權利要求1所述的一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：內套筒側壁上的通孔均分布一圈通孔，作為束流進入緩沖腔的入口，通孔數量為n個，n≤8，通孔面積大小為s，則緩沖腔的入口截面積為S₁＝ns。

4.根據權利要求1所述的一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：可以通過設計套筒長度h、套筒直徑d₁，d₂以及通孔數量n和面積s來優化束流的強度I。在外套筒直徑d₁為內套筒直徑d₂的1.1～1.5倍，h為d₂的2～3倍的情況下，束流強度I與腔室的容積V成正比,與緩沖腔的入口面積S₁成正比,可表示為：

I＝k₁V S₁ (1)

k₁是與腔室尺寸和通孔結構無關的系數，V＝1/4πh(d₁²-d₂²)，S₁＝ns。

5.根據權利要求1所述的一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：可以通過設計套筒長度h、套筒直徑d₁，d₂以及通孔數量n和面積s來優化束流的穩定性R。在外套筒直徑d₁為為內套筒直徑d₂的1.1～1.5倍，h為d₂的2～3倍的情況下，束流的穩定性R分別與(d₁-d₂)和單個通孔面積s近似成反比，可表示為：

R＝k₂/s(d₁- d₂) (2)

k₂是與腔室尺寸和通孔結構無關的系數。

6.根據權利要求1所述的一種提高分子束外延束流特性的方法與裝置，其特征在于：外套筒上連接的噴嘴為錐形收束口，使束流分布角度更小，同時噴嘴處有燈絲[07]進行輔助加熱，防止經過緩沖的束流變冷凝結。錐型收口的角度為θ，θ范圍為30°～60°。