[实用新型]一种物理气相沉积样品加热装置

说明书

本实用新型属于物理气相沉积镀氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种物理气相沉积样品加热装置。其包括在密闭腔体内工作的加热元件和承载样品的载样机构，所述加热元件为碳化硅加热板。本实用新型提供的技术方案利用碳化硅加热元件，开发了一种小型价廉的氧化物镀膜用样品加热装置，可以在高氧气压环境中实现1000℃以上稳定工作，该加热装置体积小寿命长，变温迅速，温度稳定、能承受环境气压和温度的急剧变化、价格低廉，并能很方便地在真空下实施样品的更换。为氧化物薄膜的沉积生长提供了一个很好的加热手段。

技术领域

本实用新型属于物理气相沉积镀氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种物理气相沉积样品加热装置。

背景技术

近年来，先进低维体系与强关联功能氧化物材料迅速成为国际科学研究的热点，低维氧化物材料已经逐步应用于半导体、微机械、光电材料，催化等领域，并在生物医用、智能穿戴、民用航空航天、深地深海探测等领域有潜在的广泛应用前景。

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积技术可以生长单晶或高度外延的高质量氧化物薄膜。物理气相沉积的主要方法有脉冲激光沉积、磁控溅射镀膜、分子束外延生长等。由于金属氧化物成相温度高(800-1000℃)，而且必须在氧气环境中生长，很多薄膜沉积过程还要求在真空条件下实施样品的更换。这些对适用于氧化物薄膜生长的样品加热器提出了较严苛的要求：能承受高纯氧气压环境、工作温度高(800℃以上)、体积小、变温快、价格低廉、便于真空下的样品更换。目前普遍使用的样品加热器主要有同轴电缆加热、铂金丝加热、碘钨灯辐照加热以及激光加热几种类型。同轴电缆加热器温度低(850℃)、寿命短、电缆需要进口；铂金丝加热器价格昂贵；碘钨灯辐照加热体积大、温度不稳定，现在已甚少使用。这两年开发的激光加热器温度高(可达1100℃)升温快，但加热面积小(～1平方厘米)，而且价格极为昂贵(～几十万人民币)。

实用新型内容

本实用新型提供了一种物理气相沉积样品加热装置，用以解决目前加热器无法兼顾高纯氧工作环境、耐高温和价格低廉的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：所述物理气相沉积样品加热装置，其包括在密闭腔体内工作的加热元件和承载样品的载样机构，所述加热元件为碳化硅加热板。所述密闭腔体提供了工作需要的真空及高纯氧气氛的气相沉积环境。

碳化硅具有如下优点：发热温度高，使用温度高达1400℃以上；抗氧化，在高纯氧环境下可保持良好的化学稳定性；升温快、高温变形小，使用寿命长；电阻精准，可得到精确的恒定温度等。可以发现碳化硅加热体完美的解决了目前物理气相沉积样品加热器存在的问题。

可选地，所述加热元件包括碳化硅板、设置在碳化硅板内的加热电阻丝和与电阻丝相连的陶瓷接线端，所述载样机构分布在碳化硅加热板的一侧面或两侧面。碳化硅同时提供了热传导和电绝缘功能。

可选地，所述载样机构挂设或套设在碳化硅板上。

可选地，所述载样机构包括与碳化硅板表面平行的载样板，载样板一面临近碳化硅板，另一面可加载样品。

可选地，所述碳化硅板与载样板之间的间隙在0.5cm以下。

可选地，所述载样机构横截面呈口字型、U型或L型，其中竖直部分为载样板。这种结构既可以让载样机构方便地插入取出，又保证了良好的热接触。

可选地，所述载样机构的材料为不锈钢316或高温合金，样品基片通过高温银胶粘接在金属载样机构表面。

可选地，还包括热辐射屏蔽罩，所述加热元件和载样机构位于热辐射屏蔽罩内，所述热辐射屏蔽罩与样品相对应位置设有靶向窗。