[实用新型]一种表面活化过程中高速氩原子束获得装置

说明书

本实用新型公开了一种表面活化过程中高速氩原子束获得装置，以解决现有技术无法获得氩原子束的问题。该装置包括：真空管路，为一真空的空心腔室；氩气枪，设置于真空管路的一侧，用于产生氩气束，并将氩气束输送至真空管路内；汇聚管路，设置于真空管路的另一侧，且其与真空管路连通；真空管路内，沿着氩气束的流动方向依次间隔设置有电离系统、加速系统和中和系统，其中：电离系统，用于提供电场，将氩气束电离为氩等离子体束；加速系统，用于提供电场，对氩等离子体束进一步加速；中和系统，用于过滤经加速的氩等离子体束，并将其转换为氩原子束，氩原子束汇聚于汇聚管路处并加速输出。

【技术领域】

本实用新型属于电子工程技术领域，具体涉及一种表面活化过程中高速氩原子束获得装置。

【背景技术】

由于对高速、高温和大功率半导体器件需求的不断增长，使得半导体业重新考虑半导体所用设计和材料。应用领域的扩展和军事需求的增加是驱动氮化镓半导体器件市场增长的主要力量。需求量的增加主要是由于氮化镓器件所能带来的在器件重量和尺寸方面的显著改进。另外，氮化镓器件击穿电压的提升有望推动氮化镓在电动车辆中的使用量。但是，随着输出功率与频率的提高，GaN器件产生的热量越来越多，可能影响电子器件的输出功率、频率和可靠性。因此有必要通过冷却技术快速地降低GaN器件的热量。由于金刚石材料具有高热导率，因此将氮化镓键合在金刚石基底上能够高效快速地扩散氮化镓功率器件的热量。

传统的键合方法是采用键合剂将金刚石和氮化镓键合到一起。利用键合剂键合后，在器件热循环(比如-55-200摄氏度)的实验中，就会在键合剂层中出现裂纹、空洞甚至剥离等现象。这些现象也会在器件的运行过程中出现。这些现象严重影响到GaN器件的性能和稳定性，更甚者使其失效。

目前常用的一种新型键合方法是表面活化直接键合技术。理想情况下，认为两种键合材料的表面是清洁的，当将两种材料接触到一起时，原子间会通过范德瓦尔斯力紧密结合在一起。实际情况中，材料表面会存在氧化物，此时当两种材料接触时，氧化物会阻碍两种材料的结合。因此，要实现直接键合，需要将表面的氧化物去除，并且使表面原子级光滑。首先将金刚石基底和氮化镓基底置于真空设备中，然后利用高速的离子束轰击待键合的样品表面，从而使表面出现悬挂键。接下来，使金刚石样品和氮化镓样品的活性面相对，施加压力，让两者直接键合。这个键合方法中，表面活化采用的是高速氩离子，而离子会与表面悬挂键结合，并且会产生电荷积累，影响键合界面的热传导性能。然而，目前的现有技术无法获得氩原子束。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种表面活化过程中高速氩原子束获得装置，以解决现有技术无法获得氩原子束的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种表面活化过程中高速氩原子束获得装置，包括：

真空管路，为一真空的空心腔室；

氩气枪，设置于真空管路的一侧，用于产生氩气束，并将氩气束输送至真空管路内；

汇聚管路，设置于真空管路的另一侧，且其与真空管路连通；

真空管路内，沿着氩气束的流动方向依次间隔设置有电离系统、加速系统和中和系统，其中：

电离系统，用于提供电场，将氩气束电离为氩等离子体束；

加速系统，用于提供电场，对氩等离子体束进一步加速；

中和系统，用于过滤经加速的氩等离子体束，并将其转换为氩原子束，氩原子束汇聚于汇聚管路处并加速输出。

进一步的，电离系统，为包括多个间隔并列设置的带孔正电压金属板，每个带孔正电压金属板的中心均设置有通孔，通孔用于供氩气束穿过，各个带孔正电压金属板外接电压，各个外接电压按照氩气束流动的方向为逐级降压。

进一步的，加速系统，为一带孔接地金属板，带孔接地金属板的中心设置有通孔，通孔用于供氩等离子体束穿过。