[发明专利]坩埚及分子束外延系统

说明书

本发明公开了一种坩埚及分子束外延系统。用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚包括：坩埚本体，用于盛放原料，坩埚本体为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；支撑结构，设于坩埚本体的敞开端，支撑结构用于将坩埚本体的敞开端的空间分割为多个通道。本发明通过在坩埚本体的敞开端设置支撑结构，以将敞开端口的空间分割为多个通道，没有通道的部分可以阻挡部分束流直接蒸发至外延表面，使束流以更复杂的方式经多次反射蒸发至外延表面，能够大大缓解分子束外延束流均匀性受原料形状、原料使用情况的影响，而且通过调节通道的面积占比可以影响最大束流强度，不仅能够提升分子束外延系统束流均匀性，而且还能满足分子束外延工艺对束流强度的要求。

技术领域

本发明涉及分子束外延技术领域，尤其涉及一种坩埚及分子束外延系统。

背景技术

目前，红外焦平面探测器正向着大面阵、双多色的第三代焦平面探测器领域发展；随着成本的不断下降，在民用领域得到较广的应用。在众多焦平面探测器中，基于碲镉汞材料的焦平面探测器由于其较高的量子效率、探测光谱范围在全谱段可调等诸多优点占据着绝对的市场份额。

随着第三代焦平面探测器领域的发展，对碲镉汞材料尺寸的要求越来越大。相关技术中，在分子束外延碲镉汞工艺中，Te、CdTe、In源采用的是双丝泄流源，如图1所示，采用上下两套加热丝加热装有原料的坩埚，从而使原料热蒸发出来。如图2a所示，由于坩埚形状和原料形状确定，原料蒸发出来的束流在外延表面位置上不可能做到均匀性一致，均匀性还会随着外延尺寸的增大而降低，而且随着原料的使用，原料的形状发生变化，此种均匀性在外延表面的均匀性将进一步恶化，如图2b所示。材料尺寸的增大导致材料中心处与材料边缘处材料生长参数相差变大，主要指生长温度在外延表面中心与边缘处温度相差变大，和束流强度在外延表面中心与边缘处相差变大，获得的材料参数均匀性难以保证，进而影响碲镉汞探测器均匀性。

发明内容

本发明实施例提供一种坩埚及分子束外延系统，用以解决现有技术中大尺寸薄膜材料外延工艺中束流均匀性差的问题。

根据本发明实施例的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，包括：

坩埚本体，用于盛放原料，所述坩埚本体为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；

支撑结构，设于所述坩埚本体的敞开端，所述支撑结构用于将所述坩埚本体的敞开端的空间分割为多个通道。

根据本发明的一些实施例，所述坩埚还包括：

第一加热件，设于所述坩埚本体的外周壁；

第二加热件，设于所述坩埚本体的外周壁，所述第二加热件与所述第一加热件沿所述坩埚本体的轴向方向间隔排布。

根据本发明的一些实施例，所述第一加热件为电热丝；

所述第二加热件为电热丝。

根据本发明的一些实施例，所述电热丝缠绕于所述坩埚本体的外周壁。

根据本发明的一些实施例，所述支撑结构的吸热系数大于所述坩埚本体的吸热系数。

根据本发明的一些实施例，从坩埚本体的中心至边缘的方向上，所述通道的孔径逐渐增大。

根据本发明的一些实施例，所述坩埚本体的敞开端具有台阶结构；

所述支撑结构适于搭接于所述台阶结构。

根据本发明的一些实施例，所述支撑结构包括筒件，所述筒件为一端敞开、另一端封闭的中空柱体，所述筒件的敞开端具有向外翻折的翻边，所述筒件的底壁设有多个间隔排布的贯通孔，且从所述筒件底壁的中心至边缘的方向上，所述贯通孔的直径逐渐增大；

将所述支撑结构装配至所述坩埚本体后，所述翻边适于搭接在所述台阶结构，所述筒件的外周壁适于与所述坩埚本体的内周壁接触。