[实用新型]一种用于制备氮化物材料的装置

说明书

本实用新型公开了一种用于制备氮化物材料的装置，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、温度计和膜厚仪和控制系统，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，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，真空系统包括干泵、分子泵和低温泵，样品台包括载片架、衬底冷却装置和样品台旋转装置。本实用新型制备氮化物的方式为阴离子阳离子逐层堆积模式，具有较好的材料质量和较快的氮化物制备速率。本实用新型具有能耗低、材料质量高、碳污染低、无组分偏析以及产能大等诸多优点。

技术领域

本实用新型涉及半导体发光器件领域，尤其是涉及一种基于化学气相沉积的用于制备氮化物材料（如氮化镓、氮化铝、铟镓氮和铝铟镓氮）的装置。

背景技术

氮化物材料因其优异的性能被广泛应用于发光二极管、电子器件、太阳能电池等领域，拥有庞大的市场以及诱人的应用前景。

当前氮化物材料主要是通过有机金属化学气相沉积方法进行制备，制备过程中所用的装置-MOCVD结构复杂、造价昂贵、能耗巨大、高成本且低产能。另外，MOCVD在制备氮化物过程中存在碳污染、组分偏析等诸多技术问题，对制备的器件性能产生负面影响。

其他制备氮化物材料的装置包括分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射等，也均存在各自的不足。如分子束外延生长速率慢，只能制备小尺寸氮化物材料；氢化物气相外延主要用于制备体材料，难以制备复杂的量子阱结构；磁控溅射主要用于制备氮化铝材料，难以满足氮化镓、铟镓氮等组分复杂的材料的制备。

发明内容

本实用新型目的是提供一种能耗低、材料质量高、碳污染低、无组分偏析、产能大的用于制备氮化物材料的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于制备氮化物材料的装置，包括控制系统，特征是：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，传动装置在控制系统的指令下，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，线圈可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，充气管中可通入惰性气体，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；