專利名稱：帶有勻溫－隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種襯底加熱系統(tǒng)，尤指一種制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年來，氧化物薄膜及其器件的研究取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，許多器件和子系統(tǒng)已走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。目前，數(shù)千臺(tái)移動(dòng)通信用高溫超導(dǎo)微波濾波器接收機(jī)前端已經(jīng)開始在商業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)轉(zhuǎn)。高溫超導(dǎo)薄膜是制備高溫超導(dǎo)微波器件的前提條件之一(特別是直徑為2英寸以上的高質(zhì)量雙面高溫超導(dǎo)薄膜)，而襯底加熱系統(tǒng)是制備氧化物薄膜的裝置中的關(guān)鍵部件之一。在多種氧化物薄膜如高溫超導(dǎo)薄膜、巨磁阻薄膜和鐵電薄膜等的制備過程中，襯底需要加熱到750-800℃，而且在薄膜生長(zhǎng)過程中，需要有壓強(qiáng)足夠高的氧氣，高氧壓強(qiáng)和高溫給襯底加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和材質(zhì)的選擇提出了一個(gè)很大的難題。
為了避免氧化問題，K.H.Wu等人采用二氧化碳激光器給襯底加熱(K.H.Wu，C.L.Lee，J.Y.Juang，T.M.Uen，Y.S.Gou，Appl.Phys.Lett.，vol.58，no.10，1991，p.1089)，而S.R.Foltyn等人則采用三個(gè)石英燈給襯底加熱的方式(S.R.Foltyn，R.E.Muenchausen，R.C.Dye，X.D.Wu，L.Luo，andD.W.Cooke，Appl.Phys.Lett.，vol.59，no.11，1991，p.1374)。前者要求激光器具有較高功率，激光束截面上能量分布要均勻，導(dǎo)致設(shè)備成本較高；后者要求在襯底上各點(diǎn)的光通量分布均勻，給設(shè)計(jì)帶來很大困難，在實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到溫度均勻度的要求。單晶硅加熱器(專利號(hào)ZL95224595.7)具有高溫下變形小等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也仍然存在抗破壞性差、成本高等缺點(diǎn)，同時(shí)大面積的單晶硅加熱器要達(dá)到溫度均勻也很困難。
另外，在現(xiàn)有的襯底加熱器中，其表面材料大多為不銹鋼或高溫合金鋼，盡管與其它材料相比，這些材料具有一定的抗高溫、抗氧化性能，但是在750-1000℃的高溫和高壓氧氣氛中仍然會(huì)被氧化，并釋放一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)使已沉積的薄膜受到污染，特別在制備雙面高溫超導(dǎo)薄膜的第二面時(shí)，第一面薄膜要直接近距離面對(duì)這些已被氧化的材料，會(huì)受到它們釋放出的雜質(zhì)的污染，嚴(yán)重降低第一面薄膜的質(zhì)量。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)狀，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能使襯底溫度的均勻度提高、降低對(duì)薄膜的污染、尤其可提高大面積雙面薄膜兩面的品質(zhì)一致性的簡(jiǎn)單易行、成本低的帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為一種帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，包括發(fā)熱組件、勻溫隔離組件、襯底及襯底定位組件；發(fā)熱組件及襯底分設(shè)于勻溫隔離組件兩側(cè)，襯底定位組件將襯底固定于勻溫隔離組件上。
進(jìn)一步，所述發(fā)熱組件、勻溫隔離組件及襯底定位組件均為圓形結(jié)構(gòu)，所述勻溫隔離組件及襯底均可繞系統(tǒng)中心軸旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)一步，所述發(fā)熱組件及勻溫隔離組件的直徑均大于襯底的直徑。
進(jìn)一步，所述勻溫隔離組件由高純度單晶硅制成。
采用上述結(jié)構(gòu)后，由于本實(shí)用新型的發(fā)熱組件和襯底之間設(shè)有勻溫隔離組件，在勻溫隔離組件的作用下，使襯底溫度的均勻度提高，可以降低發(fā)熱組件的功率及對(duì)發(fā)熱組件溫度均勻度的要求；并且勻溫隔離組件將襯底與發(fā)熱組件隔開，還可防止處于高溫的發(fā)熱組件揮發(fā)出的雜質(zhì)落到襯底上，減少對(duì)已沉積的薄膜的污染，而且該裝置簡(jiǎn)單易行、成本低，適合于多種制備氧化物薄膜的設(shè)備。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型，帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)包括發(fā)熱組件1、勻溫隔離組件2、襯底3及襯底定位組件4；發(fā)熱組件1及襯底3分設(shè)于勻溫隔離組件2兩側(cè)，并且襯底定位組件4將襯底3固定于勻溫隔離組件2上；發(fā)熱組件1可由加熱絲、爐體組成，并由溫度控制器控制其溫度；勻溫隔離組件2由高純度單晶硅加工而成；襯底3可采用(100)取向、厚度為0.5毫米的LaAlO3單晶片，雙面拋光成光學(xué)平面，或依所需制備的氧化物薄膜的要求而選用其它單晶片；襯底定位組件4用高溫合金鋼制成，用于將襯底3固定在勻溫隔離組件2上。該發(fā)熱組件1為系統(tǒng)提供熱源，使襯底3的溫度升高，而勻溫隔離組件2使襯底3溫度的均勻度提高，降低了發(fā)熱組件的功率及對(duì)發(fā)熱組件溫度均勻度的要求，并且將襯底與發(fā)熱組件隔離，防止處于更高溫度的發(fā)熱組件揮發(fā)出的雜質(zhì)落到襯底3上，減少對(duì)已沉積薄膜的污染，這一點(diǎn)對(duì)制備雙面薄膜至關(guān)重要。高純度單晶硅的導(dǎo)熱率高、耐高溫、抗氧化、在高溫和氧氣氛中極少釋放雜質(zhì)，用于勻溫隔離組件2可使襯底3受熱均勻并且有效防止發(fā)熱組件揮發(fā)出的雜質(zhì)落到襯底3上。
發(fā)熱組件1、勻溫隔離組件2及襯底定位組件4均為圓形結(jié)構(gòu)，并且勻溫隔離組件2、襯底3及襯底定位組件4均可繞加熱系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，以進(jìn)一步提高襯底溫度均勻性，而且使薄膜的厚度及成分在同一圓周上的一致性也得到了保證。另外，發(fā)熱組件1、勻溫隔離組件2的直徑均大于襯底3的直徑，三者的面積比例要適當(dāng)，以達(dá)到降低發(fā)熱組件1內(nèi)部溫度，提高襯底溫度均勻度的目的。
在使用過程中，襯底3采用直徑2英寸、(100)取向、厚度為0.5毫米的LaAlO3單晶片，雙面拋光成光學(xué)平面，襯底定位組件4用高溫合金鋼制成，勻溫隔離組件2由高純度單晶硅加工而成，用脈沖激光法制備釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)薄膜，激光束為XeCl準(zhǔn)分子激光，波長(zhǎng)308nm。在釔鋇銅氧燒結(jié)靶上激光脈沖能量密度為1-5J/平方厘米，重復(fù)頻率為6Hz。用紅外測(cè)溫儀測(cè)定襯底表面溫度，使其保持在800℃左右。勻溫隔離組件2、襯底3、襯底定位組件4繞本加熱系統(tǒng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。氧氣壓強(qiáng)保持在10-100Pa之間，沉積110分鐘。所制備的雙面釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)薄膜兩面零電阻臨界溫度均高于90K，77K溫度時(shí)的臨界電流密度高于1MA/平方厘米，微波表面電阻Rs(77K，10GHz)，第一面為360微歐，第二面為450微歐，屬于高質(zhì)量的大面積雙面高溫超導(dǎo)薄膜。
另外，在使用過程中，襯底及加熱組件、勻溫隔離組件的直徑可根據(jù)所需制備的高溫超導(dǎo)薄膜的直徑而確定。
權(quán)利要求1.一種帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，其特征在于包括發(fā)熱組件、勻溫隔離組件、襯底及襯底定位組件；發(fā)熱組件及襯底分設(shè)于勻溫隔離組件兩側(cè)，襯底定位組件將襯底固定于勻溫隔離組件上。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)熱組件、勻溫隔離組件及襯底定位組件均為圓形結(jié)構(gòu)，所述勻溫隔離組件及襯底均可繞系統(tǒng)中心軸旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)熱組件及勻溫隔離組件的直徑均大于襯底的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有勻溫-隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，其特征在于所述勻溫隔離組件由高純度單晶硅制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶有勻溫－隔離組件的制備氧化物薄膜用襯底加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)熱組件、勻溫隔離組件、襯底及襯底定位組件；發(fā)熱組件及襯底分設(shè)于勻溫隔離組件兩側(cè)，襯底定位組件將襯底固定于勻溫隔離組件上。采用上述結(jié)構(gòu)后，由于本實(shí)用新型的發(fā)熱組件和襯底之間設(shè)有勻溫隔離組件，在勻溫隔離組件的作用下，使襯底溫度的均勻度提高，可以降低對(duì)發(fā)熱組件溫度均勻度的要求；并且勻溫隔離組件將襯底與發(fā)熱組件隔開，還可防止處于高溫的發(fā)熱組件揮發(fā)出的雜質(zhì)落到襯底上，減少對(duì)已沉積的薄膜的污染，而且該裝置簡(jiǎn)單易行、成本低，適合于多種制備氧化物薄膜的設(shè)備。
文檔編號(hào)C23C14/08GK2751033SQ200420122208
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者王瑞蘭, 鄭東寧, 李宏成, 田海燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所