[实用新型]一种材料的生长测试一体化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种先进超快的材料的生长测试一体化系统，涉及信息技术领域新的科学问题，涉及到先进材料的生长和原位测量，其中尤为突出的材料的超快过程和自旋的测试。

背景技术

信息技术已经进入大数据时代，寻找具有能耗低、速度快、密度高，而且安全性好的新型电子器件已成为当前信息产业发展的迫切任务。开发基于电子自旋的芯片和存储器件，从而在新一代信息技术的变革中抢占先机，对国家的经济发展具备重要的战略意义。

薄膜材料生长技术是新型电子器件的核心技术，分子束外延生长技术和脉冲激光沉积技术是特殊的真空镀膜工艺，也是目前应用于信息技术产业中最顶尖的技术，为了发现最新的材料，实验室往往会利用这些顶尖技术来真空镀膜。

分子束外延生长技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。脉冲激光沉积则是一种利用激光对物体进行轰击，然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上，得到沉淀或者薄膜的一种手段。

很多新型材料对于外界条件的细微变化很敏感，有些特殊性质需要在极端条件下测试，但是，目前国内尚无仪器设备能够同时具有材料生长和原位测量两大功能，尤其在超快时间分辨光电能谱这一方面尤为缺少。本仪器项目将会填补此空白，同时在光子能量方面进行拓展。

目前国际上最先进的时间自旋分辨电子能谱仪器的激发光子的能量比较低6–7eV,常见半导体的功函数4–5eV，不能够覆盖整个价带、导带及深层的电子。需要实用新型一种仪器，这种仪器的优势在于把探测光子能量提高到100eV，从而可以全面地研究各种半导体、金属、及绝缘材料及器件。

参考文献：

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实用新型内容

本实用新型目的：提出先进材料的生长测试一体化系统，在飞秒时间尺度上生长并研究新信息材料的物理过程；引入电子的自旋自由度探测，研究信息材料及器件中的自旋行为。

本实用新型技术方案，先进材料的生长测试一体化系统，包括光源产生系统，真空传输系统，材料生长系统以及时间和自旋分辨的电子能谱测试系统；

所述光源产生系统包括极紫外超短脉冲激光系统，光学参量转换系统，极紫外超短脉冲激光转换系统，时间同步装置，泵浦光和探测光合束器；

所述时间和自旋分辨的电子能谱测试系统包括：合束输入窗口；真空测试腔；样品固定架；半球电子能谱分析仪，扫描电子显微镜；

所述材料生长系统包括：第一分子束外延生长系统MBE1；第二分子束外延生长系统MBE2；第一脉冲激光沉积系统PLD1；第二脉冲激光沉积系统PLD2；

真空传输系统包括超高真空样品输运小车和串联的超高真空管道和超高真空样品室；通过超高真空管道(10^-11mBar)，在生长腔室与能谱探测腔之间来回传递；实现不同先进材料的生长和制备。

所述超短脉冲激光系统包括依次连接的超短脉冲种子激光，极紫外超短脉冲激光放大器，脉冲激光压缩器；极紫外超短脉冲激光单色仪。