[实用新型]一种用于制备氮化物材料的装置

权利要求书

1.一种用于制备氮化物材料的装置，包括控制系统，其特征在于：还包括腔体、气体离化器、金属源产生装置、真空系统、样品台、腔体加热装置、真空计、温度计和膜厚仪，其中：

腔体由相互分离且能合为一体的上腔体与下腔体组成，向上开口的下腔体固定不动，在下腔体的顶端右侧壁上设有“L”形的传动装置固定杆，传动装置的固定底座套在传动装置固定杆的竖杆上，传动装置的旋转臂的外端固定在上腔体的顶端右侧壁上，在传动装置的带动下，使半球形且向下开口的上腔体在下腔体的上方能够沿轴向作上下移动或沿轴向作水平旋转,使上腔体与下腔体能够合拢和分离，实现腔体的气体腔与外界的连通与隔断，上腔体与下腔体在合拢时通过密封圈对腔体进行密封；

竖直放置的若干个气体离化器设在下腔体的底部，气体离化器底端的进气口位于腔体的外部用于接入外部气体，气体离化器的中上部设在腔体的气体腔内，在气体离化器的中部外壁套有高频感应器，用于离化气体获得制备氮化物的氮原子来源和n型掺杂剂来源，在气体离化器的顶端设有能够调节高度与方向的出气口，用于将离化后的等离子体送入气体腔内；

若干个金属源产生装置设在下腔体的底部、气体腔内，金属源产生装置包括坩埚、线圈和金属保护装置，金属保护装置由坩埚底座和阻挡盖构成，向上开口的坩埚底座固定在下腔体的底面，在坩埚底座内设有用于盛放金属源的坩埚，在坩埚的外壁周围缠有线圈，线圈加热坩埚并将坩埚的温度控制在0--1200℃范围内，用于获得制备氮化物的气态金属源，在坩埚的上面盖有用于隔断金属源与气体腔的阻挡盖，带充气阀的充气管的上端设在坩埚底座的底部，充气管的下端向下穿过下腔体的底面并露出于腔体外，充气管中通入惰性气体，在金属保护装置与外界连通时阻止坩埚内的金属源被氧化；

真空系统包括干泵、分子泵和低温泵三组泵，用于低真空下抽气的干泵的输入端设在下腔体的中部侧壁上，用于高真空下抽气的分子泵的输入端接干泵的输出端；低温泵设在上腔体的顶部，用于在制备材料过程中抽气；

在上腔体内、气体腔的顶部设有样品台，样品台包括载片架、衬底冷却装置和样品台旋转装置，在载片架上设有的镂空的凹槽用以自上而下盛放衬底，在载片架的上方覆盖有衬底冷却装置，在衬底冷却装置内的闭合通道中填充有冷却液，通过控制冷却液的流动速度能控制衬底表面的温度，含有磁耦合转子的样品台旋转装置设在载片架的中间顶部，磁耦合转子通过齿轮带动载片架旋转；

在下腔体的底板的中间上方、气体腔内设有腔体加热装置，使用热辐射法加热气体腔；

在下腔体的侧壁中部、气体腔内从上至下依次设有真空计、温度计和膜厚仪，真空计为电离式真空计，用于测量气体腔的内部压力；温度计为铂电阻温度计，用于测量气体腔的内部温度；膜厚仪为石英晶振片用于测量氮化物制备过程中的膜厚；

传动装置、气体离化器、真空泵系统、衬底冷却装置、腔体加热装置、真空计、温度计、膜厚仪分别通过导线与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：气体离化器的数量为2-4个，金属源产生装置的数量为4-6个。

3.根据权利要求2所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：若干个气体离化器和若干个金属源产生装置呈交错设置。

4.根据权利要求1所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：样品台中的载片架中间的镂空凹槽的形状与标准衬底的形状相似，且载片架中间的镂空凹槽的尺寸略小于标准衬底的尺寸。

5.根据权利要求1或4所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：载片架能被拆卸下来用以取放衬底。

6.根据权利要求1所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：当衬底的规格不同于标准衬底且小于标准衬底的尺寸时，在载片架上设有备用载片支架，备用载片支架的尺寸与标准衬底尺寸相同，备用载片支架被镂空成较小的凹槽以放置尺寸小于标准衬底的非标准衬底。

7.根据权利要求1所述的用于制备氮化物材料的装置，其特征在于：金属保护装置的阻挡盖被安装于可上下移动且左右旋转的电动支撑杆上。