[实用新型]砷喷射室装置及分子束外延设备

说明书

本实用新型公开一种砷喷射室装置及分子束外延设备，所述砷喷射室装置设置于分子束外延设备，包括：砷真空腔，用于对所述砷真空腔内的单质砷加热，以得到四砷分子；热裂解器，用于对所述热裂解器内的四砷分子热裂解处理，以获得砷分子束；控制阀，所述控制阀的输入端与所述砷真空腔的第一输出端连接，所述控制阀的输出端与所述热裂解器的输入端连接，所述控制阀用于调节进入所述热裂解器内的四砷分子的流量；其中，所述四砷分子的热裂解温度大于所述单质砷的加热温度。利用过渡腔体缓冲的方式，来使得四砷分子进入到热裂解器中气压保持稳定，以便于裂解获得的砷分子束数量稳定、裂解比例高，有利于后期在分子束外延设备制备薄膜材料的生长。

技术领域

本实用新型涉及分子束外延技术领域，尤其涉及一种砷喷射室装置及分子束外延设备。

背景技术

高纯砷是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的重要原料，也是半导体材料锗和硅的掺杂元素，这些材料广泛用作二极管、发光二极管、红外线发射器、激光器等。欲要获得上述高精度的产品，则需制备膜层质量较高的含砷薄膜。

通常采用分子束外延技术(Molecular Beam Epitaxy Technology，MBE)来获取膜层厚度可控的含砷薄膜。传统制备砷分子束流As₂的装置，一般是直接高温加热单质砷得到。而此种直接高温加热的方式，会导致获取的砷分子束As₂流不稳定。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种砷喷射室装置及分子束外延设备，可制备束流稳定的砷分子束。

为解决上述技术问题，本申请的一方面提出一种砷喷射室装置，设置于分子束外延设备，包括：

砷真空腔，用于对所述砷真空腔内的单质砷加热，以得到四砷分子；

热裂解器，用于对所述热裂解器内的四砷分子热裂解处理，以获得砷分子束；

控制阀，所述控制阀的输入端与所述砷真空腔的第一输出端连接，所述控制阀的输出端与所述热裂解器的输入端连接，所述控制阀用于调节进入所述热裂解器内的四砷分子的流量；

其中，所述四砷分子的热裂解温度大于所述单质砷的加热温度。

于上述实施例提供的砷喷射室装置中，通过设置相互连接的砷真空腔、控制阀及热裂解器，砷真空腔对所述砷真空腔内的单质砷加热，以得到四砷分子；控制阀作为中间的连接元件，以调节进入所述热裂解器内的四砷分子的流量；四砷分子经由控制阀进入热裂解器，再由热裂解器对所述热裂解器内的四砷分子热裂解处理，以获得砷分子束；此外，设置所述四砷分子的热裂解温度大于所述单质砷的加热温度，以将四砷分子高温裂解转化为砷分子束。通过上述砷真空腔、控制阀及热裂解器，利用过渡腔体缓冲的方式，也即是控制阀通过电流控制的方式来调节四砷分子的流量，来使得四砷分子进入到热裂解器中气压保持稳定，以便于裂解获得的砷分子束数量稳定、裂解比例高，有利于后期在分子束外延设备制备薄膜材料的生长，另一方面稳定的砷分子束保证了使用时的效率。

进一步地，所述单质砷的加热温度为200℃～500℃，所述四砷分子的热裂解温度为1000℃～1500℃。

在其中一个实施例中，所述砷喷射室装置处于超高真空条件下，所述超高真空的压强小于10^-8Pa，在超高真空度条件下获得的砷分子束流数量稳定，有利于后续分子束外延设备制备薄膜的生长。

在其中一个实施例中，所述砷真空腔包括加热器，所述加热器设置于所述砷真空腔的腔内壁；所述热裂解器包括裂解加热器，所述裂解加热器设置于所述热裂解器的内壁。

在其中一个实施例中，所述砷喷射室装置还包括：

第一开关阀，所述第一开关阀的输出端与所述砷真空腔的输入端口连接，用于控制所述单质砷的投入量。