CN201080508Y - 一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置 - Google Patents

Abstract

一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，包括，炉体，其具有一个一端开口的腔体结构，其开口处设炉盖，炉盖上开有通孔；第一发热体，设置于炉体腔体结构内侧；炉管，设于炉体腔体结构内，其底部放置耐火砖；坩埚，设于耐火砖上；籽晶杆，通过炉体炉盖伸入炉体腔体内的炉管腔内，对应于坩埚；炉体内壁开有凹槽；第二发热体，环设于炉体内壁凹槽内；第一、第二发热体均具有各自独立的温度控制系统；本实用新型通过设置第二发热体，通过控制坩埚上方的空气温度，以调节被衬底吸附的熔体的粘度，影响熔体在籽晶杆旋转主用下被甩熔体的量，使衬底底部吸附的熔体表面平整，并达到影响膜厚度的效果，保证垂直浸渍液相外延膜生长方法能够生长所需要的膜。

Description

一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜生长装置，特别涉及一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置。

背景技术

液相外延(Liquid Phase Epitoxy，LPE)制备膜是一种重要的液相薄膜生长技术，与固相成膜技术不同，LPE薄膜生长时其生长的原料在高温熔化，呈熔融状态，这样产生的好处是熔体中原料各组份可以充分混合均匀，通过选择合适的衬底，可以获得高质量甚至单晶薄膜。这种方法适用于生长组成复杂的固相成膜法难以生长的膜。

LPE薄膜生长方法主要有垂直浸渍方法和小舟法。

垂直浸渍LPE薄膜生长方法的典型过程为：首先在熔体熔点温度附近将固定在籽晶杆上的衬底(有时有过渡层)垂直进入熔体中，衬底上粘附一层熔体，将籽晶杆上提，使衬底与熔体脱离进入空气中；然后迅速旋转籽晶杆，使衬底上没有成膜的熔体在旋转作用下脱离膜表面，在这个过程中衬底(有时有过渡层)表面的熔体迅速固化形成膜；最后通过温度控制系统，按照一定降温速率将炉体降温至室温，取下衬底(有时有过渡层)获得生长膜。因此这种LPE膜生长包括熔体粘附到衬底、脱离熔体的衬底旋转和熔体在衬底上固化成膜三个过程。

传统的垂直浸渍LPE膜生长方法由于熔体与上方空气的温度有一定差别，通常上方空气温度低，后两个过程即脱离熔体的衬底旋转和熔体在衬底(有时有过渡层)上固化成膜同时进行，这样产生的缺点是：

一、通常脱离熔体后衬底上粘附的熔体降温固化过程不能控制，衬底(有时有过渡层)表面固化成膜和被吸附在衬底(有时有过渡层)上的熔体与空气接触的部分熔体几乎同时降温固化，熔体固化很快，如衬底表面接触的熔体在衬底(有时是过渡层)作用下快速成膜；

二、衬底材料底部吸附的熔体通常不是均匀分布，在衬底底部会随机出现一些地方熔体聚集过多的现象，在熔点附近这些熔体粘度很大，加上熔体快速固化，旋转衬底很难将衬底表面的的熔体甩平，导致积聚熔体过多的地方部分熔体则通常凝固成粉末状。其结果是这样生长获得的膜表面有许多粉末点，膜表面不平整，而且膜的厚度几乎不能够人为控制，生长获得的膜质量不稳定，很难获得较大面积的完整膜。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，通过控制近邻熔体上方部分区域空气的温度，使深入到熔体中的衬底提拉脱离熔体进入这部分区域后，衬底上吸附的熔体不会立刻固化，而仍保持熔液状态，在这种状态下快速旋转籽晶杆使衬底和被吸附的熔体快速旋转，紧邻衬底底部衬底吸附的熔体被受旋转作用下，一些地方过多聚集的熔体高速旋转作用力的作用下被甩离衬底，达到使这部分熔体脱离衬底表面的效果；同时这时衬底上吸附的熔体温度可以人为控制，使这部分熔体的粘度可以调节，选择合适的籽晶杆旋转速度，就可以达到调节衬底底部吸附熔体的量的效果，当将籽晶杆上移至低温区是衬底表面吸附的熔体在衬底(有时有过渡层)的作用下固化结晶成膜，获得的膜的厚度就可以根据需要调节。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，包括，炉体，其具有一个一端开口的腔体结构，其开口处设炉盖，炉盖上开有通孔；第一发热体，分别设置于炉体腔体结构内侧，与一温度控制系统相电连接；炉管，设置于炉体腔体结构内，其底部放置耐火砖；坩埚，设置于炉管内的耐火砖上；籽晶杆，通过炉体炉盖上通孔伸入炉体腔体结构内的炉管腔内，对应于坩埚；所述的炉体腔体结构内壁沿圆周方向还开有凹槽；第二发热体，环设于炉体内壁凹槽内，与另外一温度控制系统相电连接。

进一步，所述的炉体包括炉壳、保温砖。

本实用新型通过控制近邻坩埚(熔体)上方部分区域空气的温度，使深入到熔体中的衬底提拉脱离熔体进入这部分区域后，衬底上吸附的熔体不会立刻固化，而仍保持熔液状态，在这种状态下快速旋转籽晶杆使衬底和被吸附的熔体快速旋转，紧邻衬底底部衬底吸附的熔体被受旋转作用下，一些地方过多聚集的熔体高速旋转作用力的作用下被甩离衬底，达到使这部分熔体脱离衬底表面的效果；同时这时衬底上吸附的熔体温度可以人为控制，使这部分熔体的粘度可以调节，选择合适的籽晶杆旋转速度，就可以达到调节衬底底部吸附熔体的量的效果，当将籽晶杆上移至低温区是衬底表面吸附的熔体在衬底(有时有过渡层)的作用下固化结晶成膜，获得的膜的厚度就可以根据需要调节。

本实用新型的有益效果

本实用新型通过设置第二发热体，通过控制熔体上方的空气温度，可以调节被衬底吸附的熔体的粘度，在衬底旋转力的作用下，使衬底底部吸附的熔体表面平整，并影响被甩熔体的量，从而达到影响膜厚度的效果，保证了垂直浸渍LPE膜生长方法能够生长组分均匀的组分复杂的膜的同时，能够获得生长获得大面积厚度较均匀的高质量膜，而且通过调节熔体上方的温度和籽晶杆旋转速率可以调节膜的厚度，使LPE膜生长技术生长高质量薄膜成为可能。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，包括，炉体1，其具有一个一端开口101的腔体结构100，其开口101处设炉盖102，炉盖102上开有通孔1021，该炉体1包括炉壳103、保温砖104；所述的炉体腔体结构100内壁沿圆周方向还开有凹槽105；第一发热体2，设置于炉体1腔体结构100内侧，与一温度控制系统(图中未示，其为现有技术，在此不再赘述)相电连接；炉管3，设置于炉体1腔体结构100内，其底部放置耐火砖4；坩埚5，设置于炉管3内的耐火砖4上；籽晶杆6，通过炉体1炉盖上通孔1021伸入炉体1腔体结构100内的炉管3腔内，对应位于坩埚5上方；第二发热体7，环设于炉体1内壁凹槽105内，与另外一温度控制系统相电连接(图中未示)。

本实用新型通过设置第二发热体7，对坩埚5(熔体)上方的空气温度控制，实现调节被籽晶杆6下端衬底吸附的熔体的粘度，在衬底旋转力的作用下，使衬底底部吸附的熔体表面平整，并影响被甩熔体的量，从而达到影响膜厚度的效果，保证了垂直浸渍LPE膜生长方法能够生长组分均匀的组分复杂的膜。

Claims (2)

1.一种可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，包括，

炉体，其具有一个一端开口的腔体结构，其开口处设炉盖，炉盖上开有通孔；

第一发热体，设置于炉体腔体结构内侧，与一温度控制系统相电连接；

炉管，设置于炉体腔体结构内，其底部放置耐火砖；

坩埚，设置于炉管内的耐火砖上；

籽晶杆，通过炉体炉盖上通孔伸入炉体腔体结构内的炉管腔内，对应于坩埚；其特征是，还包括，

所述的炉体腔体结构内壁沿圆周方向还开有凹槽；

第二发热体，环设于炉体内壁凹槽内，并与另一温度控制系统相电连接。

2.如权利要求1所述的可控垂直浸渍液相外延膜生长装置，其特征是，

所述的炉体包括炉壳、保温砖。

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