一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚和具有该坩埚的源炉制造技术

本发明专利技术的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚和具有该坩埚的源炉，属于薄膜生长技术领域。其中本发明专利技术的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，坩埚设置为直筒形，且坩埚顶部外壁与坩埚底部外壁等径，用于减少坩埚顶部的热辐射；坩埚顶部设置有定位垫片，定位垫片用于固定坩埚顶部。本发明专利技术的一种提高蒸发束流稳定性的源炉，包括坩埚、蒸发源和加热单元，坩埚设置于蒸发源内，坩埚的外部设置有加热单元，该加热单元用于对坩埚进行加热，坩埚为上述的坩埚。本发明专利技术减小束流挡板开启或者关闭对坩埚温度的影响，提高坩埚温度的稳定性及束流的稳定性，减小热辐射的量以降低坩埚温度的波动，更加稳定控制束流以制备更高质量的薄膜。

A crucible for improving the stability of an evaporating beam and a source furnace having the crucible

The present invention relates to a crucible for improving the stability of an evaporating beam and a source furnace with the same, which belongs to the field of film growth technology. The present invention is a method for improving the stability of beam evaporation crucible, crucible is provided for straight tube shape, and the top wall and the outer wall of the bottom of the crucible crucible diameter, used to reduce heat radiation at the top of the crucible; the crucible is arranged on the top of the gasket, the positioning gasket for fixed on top of the crucible. The invention relates to improved evaporation beam source furnace flow stability, including the crucible, evaporation source and a heating unit arranged on the evaporation source in the crucible, crucible is arranged outside the heating unit, the heating unit for heating crucible, crucible the crucible. The invention reduces the beam baffle to open or close the influence on the stability of crucible temperature, improve the crucible temperature and beam, reduce the heat radiation amount to reduce crucible temperature fluctuations, more stable film control beam to produce higher quality.

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚和具有该坩埚的源炉
本专利技术涉及薄膜生长
，更具体地说，涉及一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉。
技术介绍
薄膜材料是集成电子系统与现代科技的基础，大多数电子器件的核心元器件都基于或者包含薄膜材料，比如半导体器件、显示器、燃料电池、光电器件等等。随着技术的进步，薄膜制备的工艺尺度已经能够达到原子量级。目前，最为精确的薄膜制备技术之一就是分子束外延(MBE)。分子束外延技术的不断改进会对薄膜生长的精确控制及对应用该技术的电子器件性能的提高有重要的影响，从而满足电子器件与现代科技的进一步发展对薄膜材料的制备技术的精度提出的更高的要求。分子束外延(MBE)是一种可在原子尺度精确控制外延厚度、掺杂浓度和界面平整度的薄膜生长技术，可以生长自然界中不存在的薄膜材料，例如超薄膜、超晶格、特种材料掺杂、各种异质界面，从而调控其电学性能、磁学性能、力学性能等，实现很多新奇的物理特性。与传统的真空蒸发相比，分子束外延系统具有超高真空(通常背底气压小于10-7Pa)，并配置一系列的原位监测和分析系统，可以获得非常高质量的薄膜。它的基本原理是通过交替开启和关闭坩埚前端的挡板、以及控制原子或束流的喷射时间(即挡板开关的时间)，来实现原子的逐层生长，MBE的生长主要是由分子束和晶体表面的生长动力学控制。因此控制分子束的稳定性以及衬底表面的生长温度，对生长高质量的材料至关重要。分子束外延生长具体的实现方式就是将要生长的材料，按元素的不同将高纯度单质金属源材料分别放在不同的喷射源的坩埚里，然后在外加电阻丝的作用下，加热到相应温度，此时在坩埚内，各元素达到饱和蒸气压，就会喷射出分子流，喷射而出的分子或者原子按照挡板控制的次序和数量到达衬底表面后，就会吸附在衬底表面，然后经过迁移、再排列等，最后在适当的位置停留，逐层形成外延薄膜。但是，在实际生产和研究的过程中发现挡板的开启和关闭会影响蒸发源温度的稳定性，采用现有的源炉制备的薄膜精度、质量相对较差，且电子技术的不断发展对薄膜制备精度也提出了更高的要求，促使人们对蒸发源温度以及束流稳定性展开了积极的探索。急需开发出制备高精度薄膜的设备。经检索，专利技术创造的名称为：超高真空分子束外延蒸发装置(申请号：201520365256.2，申请日：2015-05-29)，该超高真空分子束外延蒸发装置包括：水冷装置，水冷装置上设置有安装孔；加热装置，加热装置安装在安装孔内；热屏蔽装置，热屏蔽装置安装在安装孔内并围设在加热装置的外周，热屏蔽装置开设有散热部，其提高蒸发装置的蒸发效率。但并没有从根本上解决薄膜的制备精度较差的问题。此外，专利技术创造的名称为：多组件陶瓷坩埚及其制造方法(申请号：200610064728.6申请日：2006-11-30)，该坩埚一封闭端、一开口端、一自开口端沿伸至封闭端的长度；自开口端沿伸至封闭端长度间的圆周，内表面和外表面，坩埚包括至少两个构件，底部构件和顶部构件，在圆周上连在一起形成接头；坩埚在至少内表面的一部分或外表面的一部分具有涂层，用于通过密封接头固定连接构件；该方案并没有解决薄膜的制备精度较差的问题。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中薄膜的制备精度较差的问题，提供一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉；其中提供的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，基于降低热辐射理论提高热蒸发源温度及束流的稳定性，克服现有薄膜生长中开关束流挡板对分子束流的影响，进而提高源薄膜的精度、质量；其中提供的一种提高蒸发束流稳定性的源炉，采用降低热辐射理论提高热蒸发源温度及束流的稳定性，克服现有薄膜生长中开关束流挡板对分子束流的影响，进而提高源薄膜的精度、质量。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，坩埚设置为直筒形，且坩埚顶部外壁与坩埚底部外壁等径，用于减少坩埚顶部的热辐射；坩埚顶部设置有定位垫片，定位垫片用于固定坩埚顶部。优选地，定位垫片的垫片内圈的半径大于坩埚顶部的外径，定位垫片与坩埚顶部之间设置有间隙，所述垫片内圈上设置有定位凸块，该定位凸块与坩埚顶部相接处，定位凸块用于固定坩埚顶部。优选地，定位垫片材料的黑度系数小于坩埚材料的黑度系数。本专利技术的一种提高蒸发束流稳定性的源炉，包括坩埚、蒸发源和加热单元，所述的坩埚设置于蒸发源内，坩埚的外部设置有加热单元，该加热单元用于对坩埚进行加热，所述坩埚上述的坩埚。优选地，坩埚还包括定位垫片，该定位垫片为圆环形；所述的定位垫片套装于坩埚顶部，定位垫片用于固定坩埚顶部。优选地，坩埚的开口方向上设置有束流挡板。优选地，所述蒸发源包括保护外罩和固定基座，保护外罩内设置有容纳腔，所述固定基座设置于容纳腔的底部，该固定基座用于固定坩埚底部。优选地，所述的保护外罩的顶部设置有与定位垫片相配合的垫片槽，该垫片槽用于固定定位垫片。优选地，所述的固定基座上设置有测温元件，测温元件用于检测坩埚的温度。优选地，所述的定位垫片的厚度小于垫片槽的深度。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉，基于降低热辐射理论提高热蒸发源温度及束流的稳定性，创造性的设计了坩埚顶部的壁厚与坩埚底部的壁厚相等，且定位垫片与坩埚顶部之间设置有间隙，克服现有薄膜生长中开关束流挡板对分子束流的影响，进而提高源薄膜的精度、质量；(2)本专利技术的一种用于提高蒸发束流稳定性的的坩埚和具有该坩埚的源炉，减小束流挡板开启或者关闭对坩埚温度的影响，提高坩埚温度及束流的稳定性，减小热辐射的量以降低坩埚温度的波动，更加稳定控制束流以制备更高质量的薄膜，满足了现代电子器件发展对薄膜技术提出的更高要求。附图说明图1为本专利技术的坩埚与源炉的结构示意图；图2为本专利技术的俯视结构示意图；图3为本专利技术的保护外罩的结构示意图；图4为现有技术的坩埚与源炉的结构示意图。附图中的标号说明：100、坩埚；110、坩埚顶部；120、坩埚底部；130、定位垫片；131、垫片内圈；132、定位凸块；133、垫片外圈；200、蒸发源；210、保护外罩；211、容纳腔；212、垫片槽；220、固定基座；221、测温元件；222、基座定位筒；300、加热单元；400、束流挡板；100’、现有坩埚；130’、顶部外沿。具体实施方式下文对本专利技术的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本专利技术可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下对本专利技术作各种改变。下文对本专利技术的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本专利技术的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本专利技术的特点和特征的描述，以提出执行本专利技术的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本专利技术。因此，本专利技术的范围仅由所附权利要求来限定。下文对本专利技术的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本专利技术的元件和特征由附图标记标识。实施例1结合图1、图2、图3和图4所示，本实施例的一种用于提高蒸发束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，其特征在于：坩埚(100)设置为直筒形，且坩埚顶部(110)外壁与坩埚底部(120)外壁等径，用于减少坩埚顶部(110)的热辐射；坩埚顶部(110)设置有定位垫片(130)，定位垫片(130)用于固定坩埚顶部(110)。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，其特征在于：坩埚(100)设置为直筒形，且坩埚顶部(110)外壁与坩埚底部(120)外壁等径，用于减少坩埚顶部(110)的热辐射；坩埚顶部(110)设置有定位垫片(130)，定位垫片(130)用于固定坩埚顶部(110)。2.根据权利要求1所述的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，其特征在于：定位垫片(130)的垫片内圈(131)的半径大于坩埚顶部(110)的外径，定位垫片(130)与坩埚顶部(110)之间设置有间隙，所述垫片内圈(131)上设置有定位凸块(132)，该定位凸块(132)与坩埚顶部(110)相接处，定位凸块(132)用于固定坩埚顶部(110)。3.根据权利要求1所述的一种用于提高蒸发束流稳定性的坩埚，其特征在于：定位垫片(130)材料的黑度系数小于坩埚(100)材料的黑度系数。4.一种提高蒸发束流稳定性的源炉，其特征在于：包括坩埚(100)、蒸发源(200)和加热单元(300)，所述的坩埚(100)设置于蒸发源(200)内，坩埚(100)的外部设置有加热单元(300)，该加热单元(300)用于对坩埚(100)进行加热，所述坩埚(100)为权利要求1-3任一项所述的坩埚(100)。5.根据权利要求4所述的一种提高蒸发束...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂越峰，毛张文，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32