克努曾箱蒸發(fā)源裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種蒸發(fā)源裝置，尤其設及一種分子束外延生長的蒸發(fā)源裝置?！颈尘凹夹g】
[0002] 分子束外延生長是一種新型、精確可控的薄膜生長技術，在1(T8化超高真空W下 W0.rinm/s量級的慢沉積速率蒸發(fā)鍛膜，超高真空腔體中，蒸發(fā)源加熱相應的元素將蒸發(fā) 出的分子蒸鍛到襯底上。分子束外延生長可W精確控制薄膜組分與薄膜厚度，在低維量子 強關聯(lián)體系，高溫超導，新型半導體材料，超晶格新型器件等領域發(fā)揮著不可替代的作用。 蒸發(fā)源的精度嚴重影響著分子束外延生長系統(tǒng)的精度。而溫度的控制與保持是影響蒸發(fā) 源精度的重要因素，因而一種可W精確地對溫度控制與保持的加熱系統(tǒng)具有十分積極的意 義。
[0003] 另一方面，分子束外延生長系統(tǒng)中通常有多個裝有不同元素的蒸發(fā)源，通過精確 地控制蒸發(fā)源擋板的開關時間可W在保持蒸發(fā)源熱平衡的情況下精確地控制某一元素的 蒸發(fā)時間與生長系統(tǒng)中達到襯底的元素流，利用擋板周期性的開關可W生長可控制層厚的 超晶格結(jié)構，在制造微波器件，高溫超導材料等領域具有廣闊的前景。因而一種可W精確高 效并且便捷的地控制擋板的系統(tǒng)具有十分重要的意義。
[0004] 克努曾箱（KnudsonCell)蒸發(fā)源是一種高精度的分子束外延生長系統(tǒng)蒸發(fā)源，箱 前有小口供分子束出射，使用過程中，箱內(nèi)保持準平衡態(tài)，使分子束的組分與流量不變，箱 前有擋板控制蒸發(fā)時間，但是其溫度的控制與保持、擋板的控制卻一直制約著其精度的提 高。在克努曾箱蒸發(fā)源的啟動開始階段，低溫區(qū)間內(nèi)，其溫度劇烈變化不能穩(wěn)定，溫度漂移 大。啟動一段時間后，進入高溫區(qū)間，雖然其溫度漂移將變小，但整個過程都存在，該是由于 系統(tǒng)工作過程中箱內(nèi)準熱平衡不能很好地保持造成的。另外，在停止加熱時，由于熱福射與 熱傳導，系統(tǒng)溫度下降過快。通過對現(xiàn)有克努曾箱蒸發(fā)源的測試與分析，發(fā)現(xiàn)其加熱方式， 加熱絲的選取與構造，熱福射的屏蔽與否均是產(chǎn)生溫度誤差的主要原因，而擋板部件的設 計也無法達到高效、精確、便捷的要求。
[0005] 例如德國CreaTecFischer&Co.GmbH公司與MBEComponents公司的克努曾箱蒸 發(fā)源設計，該設計采用的加熱方式為鶴絲或粗絲繞于相蝸周圍熱福射加熱，但存在W下問 題；加熱絲纏繞稀疏，加熱不均勻；加熱絲呈直角彎折，易斷裂；熱福射嚴重，溫度不穩(wěn)定。 兩種設計的擋板裝置均是采用磁力桿手動開關，不能夠電動操控，費時費力且不能夠?qū)崿F(xiàn) 高效、精確控制與遠程實驗控制。兩種設計在實際應用中均有較大的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 有鑒于此，探索新的克努曾箱蒸發(fā)源裝置，特別是一種具有穩(wěn)定加熱功能的克努 曾箱蒸發(fā)源裝置具有十分重要的意義。
[0007] 一種克努曾箱蒸發(fā)源裝置，其包括；一克努曾箱蒸發(fā)源，包括一相蝸、一固定架W 及一加熱絲結(jié)構，所述固定架為籠狀結(jié)構，環(huán)繞所述相蝸設置，所述加熱絲通過所述固定架 固定，并環(huán)繞所述相蝸設置；一電動擋板裝置，該電動擋板裝置包括一擋板支撐桿、一擋 板、一永久磁鐵具有兩個磁極、一第一電磁線圈W及一第二電磁線圈，所述擋板W及永久磁 鐵分別設置于所述擋板支撐桿的相對兩端，所述克努曾箱蒸發(fā)源靠近所述擋板固定于所述 擋板支撐桿，并相對于所述擋板支撐桿轉(zhuǎn)動，所述擋板與所述相蝸相對設置，所述第一電磁 線圈W及所述第二電磁線圈分別所述永久磁鐵的兩個磁極相對設置。
[000引與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所提供的克努曾箱蒸發(fā)源裝置具有W下優(yōu)點：
[0009] 1、加熱絲纏繞均勻且密集，解決了現(xiàn)有技術對相蝸加熱不均勻的缺點。
[0010] 2、加熱絲使用支架支撐，整體彎折較小，不易斷裂且形狀固定，重復使用狀態(tài)穩(wěn) 定，加熱至高溫后加熱絲變軟也不會發(fā)生形變而引發(fā)短路、加熱效率低、加熱不均勻等問 題。
[0011] 3、采用熱福射加熱，加熱效率高，加熱快且最高溫度達1650 °C。
[0012] 4、電動擋板裝置解決了W往蒸發(fā)源裝置需要手動開關的不便，實現(xiàn)了電腦控制與 遠程實驗的需要，保證了控制的精度。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型第一實施例的克努曾箱蒸發(fā)源的結(jié)構示意圖。
[0014] 圖2為應用本實用新型第一實施例的克努曾箱蒸發(fā)源的爆破結(jié)構示意圖。
[0015] 圖3為本實用新型第二實施例的克努曾箱蒸發(fā)源裝置的結(jié)構示意圖。
[0016] 圖4為本實用新型第二實施例的克努曾箱蒸發(fā)源裝置的爆破結(jié)構示意圖。
[0017] 主要元件符號說明 [001 引
[0019] 如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進一步說明本實用新型。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的闡述。參照附圖，應理解，該些實 施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實 用新型講授的內(nèi)容后，本領域技術人員可w對本實用新型作各種改動或修改，該些等價形 式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0021] 請參閱圖1，本實用新型實施實例提供一種克努曾箱蒸發(fā)源100,其包括；一相蝸 10、一固定架20、一加熱絲30。所述固定架20環(huán)繞所述相蝸10設置，并用于固定所述加熱 絲30。
[0022] 請一并參閱圖2,所述相蝸10為圓柱形，具有相對的兩端，其中，一端開口，一端封 閉，形成一個材料收納部12W及一個開口 14。使用時，將蒸發(fā)材料放置在所述材料收納部 12中，加熱蒸發(fā)后蒸發(fā)材料的分子從所述開口 14蒸鍛到一個襯底上，從而獲得一薄膜材 料。該相蝸10的材料包括Al2〇3陶瓷、粗、PBN(聚蒙二酸了醇醋)、石墨、石英、鶴、鋼等，形狀 圓柱形、側(cè)面帶有一定傾斜角度的圓臺型、錐形、四方體型等，其最基本的特征是具有放置 蒸發(fā)材料的材料收納部12W及一面向基底的開口 14。本實施例中，該相蝸10為Al2〇3陶瓷 材料制成，具體形狀為中空的圓柱，其側(cè)面與底部壁厚1mm，外徑10mm，在其頂部有開口 14， 開口處具有寬約3mm的外延用W將所述材料收納部12支撐在固定架20上。
[0023] 所述固定架20為籠式結(jié)構，其包括一第一絕熱支撐板22、一第二絕熱支撐板24W 及多個絕熱支撐桿26。所述多個絕熱支撐桿26固定于所述第一絕熱支撐板與所述第二絕 熱支撐板24之間。所述多個絕熱支撐桿26間隔設置，并固定于所述第一絕熱支撐板22與 所述第二絕熱支撐板24之間的方式不限，可W用粘結(jié)劑固定，也可W采用機械固定，如馴 釘或者卡扣的方式，或者也可W與所述第一絕熱支撐板22及所述第二絕熱支撐板24通過 一體成型的方式形成一個整體。第一絕熱支撐板22具有一個通孔224,所述第一絕熱支撐 板22、所述第二絕熱支撐板24及所述多個絕熱支撐桿26共同圍成一個收納空間28。所述 相蝸10的材料收納部12通過所述通孔224設置在所述收納空間28內(nèi)，并被所述多個絕熱 支撐桿26環(huán)繞設置。
[0024] 所述第一絕熱支撐板22、一第二絕熱支撐板24W及多個絕熱支撐桿26為絕熱材 料制成，該絕熱材料包括Al2〇3陶瓷，PBN，可加工陶瓷等。本實施例中，所述第一絕熱支撐板 22為由Al2〇3陶瓷材料制成的片狀圓環(huán)，內(nèi)徑為12mm，外徑為18mm;所述第二絕熱支撐板24 為Al2〇3陶瓷材料制成的片狀圓板，外徑為18mm;所述多個絕熱支撐桿26為A12〇3陶瓷材料 制成的圓柱狀桿，其上有固定所述加熱絲30的固定結(jié)構29,例如孔，槽或者溝等等。
[0025] 所述加熱絲30通過所述固定架20固定，環(huán)繞所述相蝸10設置，并與所述相