[实用新型]克努曾箱蒸发源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蒸发源装置，尤其涉及一种分子束外延生长的蒸发源装置。

背景技术

分子束外延生长是一种新型、精确可控的薄膜生长技术，在10^-8Pa超高真空以下以0.1^-1nm/s量级的慢沉积速率蒸发镀膜，超高真空腔体中，蒸发源加热相应的元素将蒸发出的分子蒸镀到衬底上。分子束外延生长可以精确控制薄膜组分与薄膜厚度，在低维量子强关联体系，高温超导，新型半导体材料，超晶格新型器件等领域发挥着不可替代的作用。蒸发源的精度严重影响着分子束外延生长系统的精度。而温度的控制与保持是影响蒸发源精度的重要因素，因而一种可以精确地对温度控制与保持的加热系统具有十分积极的意义。

另一方面，分子束外延生长系统中通常有多个装有不同元素的蒸发源，通过精确地控制蒸发源挡板的开关时间可以在保持蒸发源热平衡的情况下精确地控制某一元素的蒸发时间与生长系统中达到衬底的元素流，利用挡板周期性的开关可以生长可控制层厚的超晶格结构，在制造微波器件，高温超导材料等领域具有广阔的前景。因而一种可以精确高效并且便捷的地控制挡板的系统具有十分重要的意义。

克努曾箱（Knudson Cell）蒸发源是一种高精度的分子束外延生长系统蒸发源，箱前有小口供分子束出射，使用过程中，箱内保持准平衡态，使分子束的组分与流量不变，箱前有挡板控制蒸发时间，但是其温度的控制与保持、挡板的控制却一直制约着其精度的提高。在克努曾箱蒸发源的启动开始阶段，低温区间内，其温度剧烈变化不能稳定，温度漂移大。启动一段时间后，进入高温区间，虽然其温度漂移将变小，但整个过程都存在，这是由于系统工作过程中箱内准热平衡不能很好地保持造成的。另外，在停止加热时，由于热辐射与热传导，系统温度下降过快。通过对现有克努曾箱蒸发源的测试与分析，发现其加热方式，加热丝的选取与构造，热辐射的屏蔽与否均是产生温度误差的主要原因，而挡板部件的设计也无法达到高效、精确、便捷的要求。

例如德国CreaTec Fischer & Co.GmbH公司与MBE Components公司的克努曾箱蒸发源设计，该设计采用的加热方式为钨丝或钽丝直接绕于坩埚表面热辐射加热，但其加热丝呈直角弯折，易断裂。两种设计的挡板装置均是采用磁力杆手动开关，不能够电动操控，费时费力且不能够实现高效、精确控制与远程实验控制。两种设计在实际应用中均有较大的问题。

实用新型内容

有鉴于此，探索新的克努曾箱蒸发源装置，特别是一种具有稳定加热功能的克努曾箱蒸发源装置具有十分重要的意义。

一种克努曾箱蒸发源，其包括：一坩埚、一固定架以及一加热丝结构。所述固定架为笼状结构，环绕所述坩埚设置，所述加热丝通过所述固定架固定，并等间隔螺旋环绕所述坩埚设置。

与现有技术相比，本实用新型所提供的克努曾箱蒸发源装置具有以下优点：

1、加热丝等间隔螺旋缠绕，解决了现有技术对坩埚加热不均匀的缺点。

2、加热丝使用支架支撑，整体弯折较小，不易断裂且形状固定，重复使用状态稳定，加热至高温后加热丝变软也不会发生形变而引发短路、加热效率低、加热不均匀等问题。

3、采用热辐射加热，加热效率高，加热快且最高温度达1650℃。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的克努曾箱蒸发源的结构示意图。

图2为应用本实用新型第一实施例的克努曾箱蒸发源的爆破结构示意图。

图3为本实用新型第二实施例的克努曾箱蒸发源装置的结构示意图。

图4为本实用新型第二实施例的克努曾箱蒸发源装置的爆破结构示意图。

主要元件符号说明