[发明专利]一种生长碲化铋纳米薄膜的热壁外延装置和方法

摘要

本发明公开了一种生长碲化铋纳米薄膜的热壁外延装置和方法。该装置包括真空腔体、生长炉、气氛补偿炉、衬底支架、不锈钢挡板、生长石英管和带孔石英挡板：生长炉包括补偿源炉体、生长源炉体和热壁炉体。生长炉内放入装有石英挡板的生长石英管。气氛补偿炉是单温区炉，为生长结束后降温的外延薄膜提供一个补偿气氛。热壁外延碲化铋纳米薄膜的方法是先将补偿源、生长源和带孔石英挡板依次放入生长石英管内，待生长炉加热到预定温度后移开炉口的不锈钢挡板，降下衬底支架至生长石英管管口并开始生长，结束后将衬底旋转至气氛补偿炉并以一定速率降温。采用此装置和方法能够外延生长具有化学计量比的单晶碲化铋纳米薄膜。

主权项

一种生长碲化铋纳米薄膜的热壁外延装置，该装置包括真空腔体（1）、生长炉（2）、气氛补偿炉（3）、衬底支架（4）、不锈钢挡板（5）、生长石英管（6）和带孔石英挡板（7），其特征在于：所述的真空腔体（1）包括N2进气口（11）、N2出气口（12）和连接抽真空系统的排气口（13）；所述的生长炉（2）置于真空腔体（1）内部，生长炉（2）的补偿源炉体（21）、生长源炉体（22）和热壁炉体（23）从下往上依次竖直轴心排列，补偿源炉体（21）和生长源炉体（22）之间用陶瓷片（24）隔热；所述的气氛补偿炉（3）为单温区炉，与生长炉（2）沿真空腔体（1）中心轴对称分布；所述的衬底支架（4）在生长炉（2）和气氛补偿炉（3）炉口上方，包括上下交叠的盘状加热丝（41）、均热盘（42）和衬底托（43），通过真空腔体（1）外面的电机（44）控制其上下和旋转运动，其中所述的均热盘（42）和衬底托（43）的材料为钼；所述的不锈钢挡板（5）放置于生长炉（2）和气氛补偿炉（3）的炉口正上方，通过磁力传动，手动移动；所述的生长石英管（6）放置于生长炉（2）中，由直径不同的两段石英管嵌套而成，分别放入生长源和补偿源，放补偿源的石英管（61）的管口位置比放生长源的石英管（62）底部高50mm，该生长石英管（6）管口镶嵌一个石英环（63），支撑在生长炉（2）上，生长石英管（6）内部距离管口50mm的地方也有一个石英环（64）用来支撑带孔石英挡板（7）；所述的带孔石英挡板（7）放置于生长石英管（6）内热壁炉体（23）对应的位置，在带孔石英挡板（7）上面均匀地开一定数目的小孔。