电子束蒸发源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电子束蒸发源装置，包括带有内腔的壳体，冷凝管、第一绝缘件、第二绝缘件、离子束流收集器、用于固定蒸发材料的蒸发棒、两个导体以及灯丝；所述壳体设有第一开口和第二开口，所述第一开口、第二开口分别与所述第一绝缘件、第二绝缘件密封连接；所述离子束流收集器与第二绝缘件连接，且离子束流收集器外部嵌套有收集器外壳，所述第二绝缘件、离子束流收集器以及收集器外壳上设有射出离子束的通孔；所述蒸发棒以及两个导体一侧位于壳体的内腔中，另一侧伸出第一绝缘件；所述灯丝与两根导体位于内腔内的一端连接；所述冷凝管与壳体紧密连接。本发明专利技术符合国际规范技术指标，简化了加工与组装工艺，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜制备装置，特别是一种电子束蒸发设备中的具有分子束外延 功能的超高真空电子束蒸发源装置。
技术介绍
薄膜技术在工业上得到广泛的应用，特别在电子材料、磁性材料与元器件工业领 域中占有极为重要的地位。因此，制备各种性能薄膜的方法最近几十年中也得到飞跃 发展。到现在为之，薄膜的制备方法己发展有物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)，包括真空蒸发镀膜法、溅射镀膜法、离子镀膜法和分子束外延生长等；化学气 相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD);氧化法；电镀法；涂敷、沉淀法等。使用 比较多的是物理气相沉积法和化学气相沉积法。最近几十年金属超薄膜的研究已成为一个非常活跃的领域。对薄膜的深入研究对 薄膜的制备提出了越来越高的要求。溅射镀膜法、氧化法、电镀法等等无法精确控制 生长速率。而电子束蒸发(典型的如MBE分子束外延)的生长方式能够精确制备0.1~10 个单层原子层厚的金属超薄膜。目前，具有分子束外延功能的超高真空电子束蒸发源只有极少数几个公司能够生 产，但其价格较为昂贵，而且整个设备的结构比较复杂，制备上要求极其精细，导致 成本极高，需要十几万欧元。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有分 子束外延功能的超高真空电子束蒸发源装置。技术方案本专利技术公开了一种电子束蒸发源装置，包括带有内腔的壳体，冷凝管、 第一绝缘件、第二绝缘件、离子束流收集器、用于固定蒸发材料的蒸发棒、两个导体 以及灯丝；所述壳体设有第一开口和第二开口，所述第一开口、第二开口分别与所述 第一绝缘件、第二绝缘件密封连接；所述离子束流收集器与第二绝缘件连接，且离子 束流收集器外部嵌套有收集器外壳，所述第二绝缘件、离子束流收集器以及收集器外 壳上设有射出离子束的通孔；所述蒸发棒以及两个导体一侧位于壳体的内腔中，另一 侧伸出第一绝缘件；所述灯丝与两根导体位于内腔内的一端连接；所述冷凝管与壳体 紧密连接。本专利技术中，优选地，所述壳体上设有与所述冷凝管形状配合的凹槽，所述冷凝管 穿过所述第一绝缘件，置于所述凹槽内。由此可以确保冷凝管与壳体紧密接触，有效3的降低壳体的温度。本专利技术中，优选地，所述冷凝管包括外管和内管；外管与所述壳体连接，内管位 于外管中，且内管与外管固定连接的一端具有开口；内管和外管的另一端敞开。冷却 水从内管位于腔体外的一端进入，从内管与外管的连接端流到外管中，对壳体进行冷 却，同时外管中的水经由出水口流出。该设计精巧，利用一个水管的位置，进行进水 和出水的过程，节约了内部空间，同时提高了冷却效率，还能起到支撑壳体的作用。本专利技术中，优选地，所述收集器外壳上设有可将所述离子束流收集器以及收集器 外壳的通孔截断的挡板，所述挡板与收集器外壳活动连接。有一控制所述挡板关闭的 控制杆；所述控制杆一端与挡板连接，另一端通过壳体的内腔后伸出第一绝缘件。由 此可以在电子束蒸发源装置外部实现对离子束的工作状态的控制。本专利技术中，优选地，所述灯丝环绕两个导体一周后交错连接在两根钼棒的端部。 由此可以防止在加热的时候灯丝变形。本专利技术中，优选地，所述壳体的第一开口与第一绝缘件之间设有第一铜垫块，所 述壳体的第二开口与第二绝缘件之间设有第二铜垫块。利用铜垫块降低对绝缘件的热 辐射。本专利技术中，优选地，所述蒸发棒位于壳体内腔内的一端设有连接件；蒸发棒与所 述第一绝缘件以及第一铜垫块接触的部位设有绝缘层，绝缘层还起到稳定蒸发棒的作 用。。蒸发棒位于壳体内腔外的一端外部实现电路连接，通过该部件在热电子阴极发射 端和样品之间加千伏高压，用来加速电子，增大轰击电子动能，使的样品顶端局部温 度很高。本专利技术中，优选地，所述蒸发棒以及导体为钼棒。本专利技术中，优选地，所述第一绝缘件、第二绝缘件为绝缘陶瓷材质；所述壳体为 铜或银。本专利技术的基本原理是通过加热灯丝，使之产生热电子，在蒸发材料与灯丝间加一可控高压，高压电子轰击蒸发材料或蒸发材料容器，进而使之升温至蒸发温度，由此产生的原子束或原子团通过超高真空的环境淀积到衬底表面，最终形成生长薄膜。 这种方法与其他方法相比较最突出的优点是薄膜的生长可以由加热灯丝的电流与高压进行精确控制，可以到达0.02单原子层每分钟级别。有益效果本专利技术提供了一种具有分子束外延功能的超高真空电子束蒸发源装置， 符合国际规范技术指标，但由于结构上的设计使成本大大减低，简化了加工与组装工 艺，同时使用上完全与现有设备相同，且更加可靠且方便调节，降低其成本，同时使 用上更加可靠且方便调节。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。 图l为本专利技术外部结构示意图。图2为本专利技术图1中A-A向剖视示意图。图3为本专利技术冷凝管结构示意图。图4为本专利技术壳体部分结构示意图。图5为本专利技术第一绝缘件结构示意图。图6为本专利技术第二绝缘件结构示意图。图7为本专利技术离子束流收集器结构示意图。图8为本专利技术收集器外壳结构示意图。图9为本专利技术中挡板结构示意图。图10为本专利技术第一铜垫块结构示意图。图11为本专利技术第二铜垫块结构示意图。图12为本专利技术两个导体以及灯丝结构示意图。具体实施例方式如图1和图2所示，本专利技术公开了一种电子束蒸发源装置，包括带有内腔的壳体1， 冷凝管2、第一绝缘件3如图5所示、第二绝缘件4、离子束流收集器5、用于固定蒸 发材料的蒸发棒6、两个导体7以及灯丝8。所述壳体1设有第一开口9和第二开口10，所述第一开口、第二开口分别与所述 第一绝缘件、第二绝缘件密封连接；所述离子束流收集器5与第二绝缘件4连接，且 离子束流收集器外部嵌套有收集器外壳11。如图6、图7以及图8所述第二绝缘件4、离子束流收集器5以及收集器外壳11 上设有射出离子束的通孔25、 26、 27。如图2所示，所述蒸发棒6以及两个导体一侧位于壳体的内腔中，另一侧伸出第 一绝缘件3;所述灯丝8与两根导体7位于内腔内的部分连接；所述冷凝管2与壳体1 紧密连接。如图4所示，所述壳体1上设有与所述冷凝管形状配合的凹槽12。所述冷凝管2 穿过所述第一绝缘件，置于所述凹槽内。这样冷却水在水管中循环，利用铜热传导性 能好的优势使整个电子束蒸发源除钨丝和样品外的部件保持较低的温度。壳体1上还 有三条窄凹槽la、 lb，其中一个用于放置连接离子收集器的导线，另一个留作备用。 窄凹槽lc用于放置关闭挡板的控制杆16。如图1所示，控制所述挡板关闭的控制杆16 (图中未示出)。所述控制杆一端与挡板15连接，另一端通过壳体的内腔后伸出第 一绝缘件。通过旋转金属控制杆带动挡板的转动，从而可以实现薄膜生长的瞬间停止。如图3所示，所述冷凝管2包括外管13和内管14;外管与所述壳体连接，内管位 于外管中，且内管与外管固定连接的一端具有开口 15;内管和外管的另一端敞开。在 敞开部分，内管有进水口23，外管嵌套有连接管21，连接管上设有出水口22，连接管 与内管之间设有挡块24。水从内管流入，受外管壁端口的阻碍从内外管壁之间流出， 实现冷却水的循环，水流方向如图中箭头所示。如图1和图8所示，所述收集器外壳11上设有可将所述离子束流收集器以及收集 器外壳的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束蒸发源装置，其特征在于，包括带有内腔的壳体（１），冷凝管（２）、第一绝缘件（３）、第二绝缘件（４）、离子束流收集器（５）、用于固定蒸发材料的蒸发棒（６）、两个导体（７）以及灯丝（８）；所述壳体（１）设有第一开口（９）和第二开口（１０），所述第一开口、第二开口分别与所述第一绝缘件、第二绝缘件密封连接；所述离子束流收集器（５）与第二绝缘件（４）连接，且离子束流收集器外部嵌套有收集器外壳（１１），所述第二绝缘件、离子束流收集器以及收集器外壳上设有射出离子束的通孔；所述蒸发棒以及两个导体一侧位于壳体的内腔中，另一侧伸出第一绝缘件（３）；所述灯丝（８）与两根导体（７）位于内腔内的一端连接；所述冷凝管（２）与壳体（１）紧密连接。

【技术特征摘要】
1、一种电子束蒸发源装置，其特征在于，包括带有内腔的壳体(1)，冷凝管(2)、第一绝缘件(3)、第二绝缘件(4)、离子束流收集器(5)、用于固定蒸发材料的蒸发棒(6)、两个导体(7)以及灯丝(8)；所述壳体(1)设有第一开口(9)和第二开口(10)，所述第一开口、第二开口分别与所述第一绝缘件、第二绝缘件密封连接；所述离子束流收集器(5)与第二绝缘件(4)连接，且离子束流收集器外部嵌套有收集器外壳(11)，所述第二绝缘件、离子束流收集器以及收集器外壳上设有射出离子束的通孔；所述蒸发棒以及两个导体一侧位于壳体的内腔中，另一侧伸出第一绝缘件(3)；所述灯丝(8)与两根导体(7)位于内腔内的一端连接；所述冷凝管(2)与壳体(1)紧密连接。2、 根据权利要求1所述的电子束蒸发源装置，其特征在于，所述壳体(1)上设 有与所述冷凝管形状配合的凹槽(12)，所述冷凝管(2)穿过所述第一绝缘件，置于 所述凹槽内。3、 根据权利要求1或2所述的电子束蒸发源装置，其特征在于，所述冷凝管(2) 包括外管(13)和内管(14);外管与所述壳体连接，内管位于外管中，且内管与外管 固定连接的一端具有开口 (15);内管和外管的另一端敞开。4、 根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海峰，
申请(专利权)人：丁海峰，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]