[发明专利]一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚和具有该坩埚的源炉

说明书

本发明的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚和具有该坩埚的源炉，属于薄膜生长技术领域。其中本发明的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，坩埚设置为直筒形，且坩埚顶部外壁与坩埚底部外壁等径，用于减少坩埚顶部的热辐射；坩埚顶部设置有定位垫片，定位垫片用于固定坩埚顶部。本发明的一种提高蒸发束流稳定性的源炉，包括坩埚、蒸发源和加热单元，坩埚设置于蒸发源内，坩埚的外部设置有加热单元，该加热单元用于对坩埚进行加热，坩埚为上述的坩埚。本发明减小束流挡板开启或者关闭对坩埚温度的影响，提高坩埚温度的稳定性及束流的稳定性，减小热辐射的量以降低坩埚温度的波动，更加稳定控制束流以制备更高质量的薄膜。

技术领域

本发明涉及薄膜生长技术领域，更具体地说，涉及一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉。

背景技术

薄膜材料是集成电子系统与现代科技的基础，大多数电子器件的核心元器件都基于或者包含薄膜材料，比如半导体器件、显示器、燃料电池、光电器件等等。随着技术的进步，薄膜制备的工艺尺度已经能够达到原子量级。目前，最为精确的薄膜制备技术之一就是分子束外延(MBE)。分子束外延技术的不断改进会对薄膜生长的精确控制及对应用该技术的电子器件性能的提高有重要的影响，从而满足电子器件与现代科技的进一步发展对薄膜材料的制备技术的精度提出的更高的要求。

分子束外延(MBE)是一种可在原子尺度精确控制外延厚度、掺杂浓度和界面平整度的薄膜生长技术，可以生长自然界中不存在的薄膜材料，例如超薄膜、超晶格、特种材料掺杂、各种异质界面，从而调控其电学性能、磁学性能、力学性能等，实现很多新奇的物理特性。与传统的真空蒸发相比，分子束外延系统具有超高真空(通常背底气压小于10-7Pa)，并配置一系列的原位监测和分析系统，可以获得非常高质量的薄膜。它的基本原理是通过交替开启和关闭坩埚前端的挡板、以及控制原子或束流的喷射时间(即挡板开关的时间)，来实现原子的逐层生长，MBE的生长主要是由分子束和晶体表面的生长动力学控制。因此控制分子束的稳定性以及衬底表面的生长温度，对生长高质量的材料至关重要。

分子束外延生长具体的实现方式就是将要生长的材料，按元素的不同将高纯度单质金属源材料分别放在不同的喷射源的坩埚里，然后在外加电阻丝的作用下，加热到相应温度，此时在坩埚内，各元素达到饱和蒸气压，就会喷射出分子流，喷射而出的分子或者原子按照挡板控制的次序和数量到达衬底表面后，就会吸附在衬底表面，然后经过迁移、再排列等，最后在适当的位置停留，逐层形成外延薄膜。但是，在实际生产和研究的过程中发现挡板的开启和关闭会影响蒸发源温度的稳定性，采用现有的源炉制备的薄膜精度、质量相对较差，且电子技术的不断发展对薄膜制备精度也提出了更高的要求，促使人们对蒸发源温度以及束流稳定性展开了积极的探索。急需开发出制备高精度薄膜的设备。

经检索，发明创造的名称为：超高真空分子束外延蒸发装置(申请号：201520365256.2，申请日：2015-05-29)，该超高真空分子束外延蒸发装置包括：水冷装置，水冷装置上设置有安装孔；加热装置，加热装置安装在安装孔内；热屏蔽装置，热屏蔽装置安装在安装孔内并围设在加热装置的外周，热屏蔽装置开设有散热部，其提高本实用新型的蒸发装置的蒸发效率。但并没有从根本上解决薄膜的制备精度较差的问题。

此外，发明创造的名称为：多组件陶瓷坩埚及其制造方法(申请号：200610064728.6申请日：2006-11-30)，该坩埚一封闭端、一开口端、一自开口端沿伸至封闭端的长度；自开口端沿伸至封闭端长度间的圆周，内表面和外表面，坩埚包括至少两个构件，底部构件和顶部构件，在圆周上连在一起形成接头；坩埚在至少内表面的一部分或外表面的一部分具有涂层，用于通过密封接头固定连接构件；该方案并没有解决薄膜的制备精度较差的问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中薄膜的制备精度较差的问题，提供一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉；