激光分子束外延系統(tǒng)LMBE

1、激光分子束外延系統(tǒng)（LMBE ）1主要技術參數(shù)與要求（1）主腔體：1 .腔體材料采用優(yōu)質304不銹鋼，全金屬密封連接，腔體直徑16英寸（圓柱形設計）；2 .觀察窗采取保護措施（加裝含鉛玻璃）以防止輻射，腔體預留儀器開級窗口；3 .真空系統(tǒng)采用德國普發(fā)分子泵（Hipace700 ）,分子泵需配有數(shù)據接 口以實現(xiàn)軟件控制，抽速為650L/S,并配合使用愛德華渦旋式干泵（dry pump ,減少返油污染），抽速5.4 m3/hr,本底極限真空度優(yōu)于5X10-9mbar（烘烤后）。分子泵與腔體之間采用軟連接（配有 Damper）,以減小分 子泵震動對RHEED的影響。4 .主腔體配備兩套不同的真空計，

2、一套組合pirani/Bayard-Alpert （真空計類型）真空計，量程5X10-10 mbar到1 bar,用于測量真空度； 5.另外配置一套精確的Baratron （真空計類型）真空計，量程10-4到1 mbar,專門用于精確控制生長時的工藝壓力。（2）快速進樣室：1 .進樣室配備單獨的分子泵（普發(fā) Hipace80 ）,可軟件控制，抽速為 70L/s,配前級隔膜泵，本底真空優(yōu)于 5X10-5 mbar；2 .能夠通過磁力桿 方便地傳 遞樣品以 及靶材，與 主腔體之間 采用 DN100CF插板閥隔離；3 .配備Pirani/capacitive （真空計類型）真空計，量程 5X10-5

3、 mbar到 1bar;4 .進樣室配有觀察窗；（3）加熱系統(tǒng)：1.電阻式加熱器，最高加熱溫度 900,溫度穩(wěn)定性±1°C,容納樣品尺 寸1英寸，對于1英寸的加熱區(qū)域溫度均勻性為3%;2.加熱器為插拔式設計，即整個加熱器（包括加熱絲）可通過磁力桿完全取出，方便檢修與更換；（2） 配備 5 維樣品架，樣品可在X/Y/Z 方向移動，并且可以傾斜和面內旋轉。X/Y方向位移行程為土2.5 mm, Z方向為100 mm （即樣品與靶之間距離的可調范圍）。 傾斜角度為±15°（ 用于調整RHEED 電子束入射角），面內旋轉精度高于0.1 °（ 調整基片方位

4、角）， 兩個旋轉均由步進馬達驅動；（3） 襯底配有擋板，擋板由步進馬達驅動，可軟件控制；（4） 掃描式靶材臺：1. 能夠同時安裝5 個 1 英寸的靶； 2. 靶臺無自轉，而是在XY 兩個方向上線性掃描，掃描由步進馬達驅動， 可由軟件控制。靶臺掃描可以在激光束不動的情況下，使激光相對掃過整個靶材表面，從而保證激發(fā)出的等離子體羽輝位置、角度都不發(fā)生改變；3. 靶臺配有擋板，避免靶材間的交叉污染；4. 靶臺可以自動升降，即豎直方向上得位置可以調整。 5. 整個靶臺（連同所有靶材）可通過磁力桿一起傳遞，提高換靶效率；（5） 主腔室氣路系統(tǒng)：1. 主腔室提供2 個工藝氣路（可通氧氣、氬氣等）和1 路放氣

5、用的氮氣氣路， 3 個氣路配有氣動截止閥，軟件控制；2. 氣路安裝2 個質量流量計（MFC） ，流量控制范圍為020 SCCM 。系統(tǒng)工藝壓力可通過流量以及腔體與分子泵間的插板閥控制，壓力可控范圍為 10-41 mbar ，控制精度為10-4 mbar； 3. 具備快速充氧退火功能（flush oxygen inlet for backfilling thechamber with oxygen ） ， 額外配備一個氧氣支路，可以迅速充入大量氧氣，系統(tǒng)可自動達到設定的氧壓，方便生長過程中的高溫原位退火處理。（6） 電控系統(tǒng)：1. 所有電路都集成到一個機柜中；2. 配備 2 臺電腦，一臺用于系統(tǒng)

6、控制，電腦預裝原廠控制軟件，另一臺用于 RHEED 分析，預裝原廠正版分析軟件；3. 控制軟件能夠控制樣品加熱，靶的掃描、公轉，分子泵以及系統(tǒng)工藝壓力等；4. 軟件可以編寫程序，實現(xiàn)多層膜自動生長（即軟件能自動控制換靶和激光觸發(fā)）。5. 在硬件支持的前提下，免費提供軟件升級。（7） 激光器1. 提供相干公司（Coherent ）準分子激光器，參數(shù)如下激光波長: 308 nm單脈沖能量: 500 mJ平均功率: 3.5 W頻率 : 0.110 Hz能量穩(wěn)定性1%脈沖寬度25ns2激光束尺寸（出口位置）24*10mm 2發(fā)散角小于3*1 mrad 22. 激光可通過系統(tǒng)控制軟件觸發(fā)。（8） 光路系

7、統(tǒng)1. 激光光路需要包括透鏡（焦距500mm ）、激光45 °全反鏡（5 個）以及配套的光學支架和導軌。配備模板，用于過濾出激光能量均勻部分；2. 能夠調整透鏡和反射鏡位置，調整激光聚焦，以達到改變激光能量密度的目的。 3. 激光入射窗口增加閘板閥，以及抽氣、放氣氣路。可以在不破壞腔體真空的前提下，更換激光觀察窗。并配有一個備用激光觀察窗口。4. 在光學導軌上配備激光屏蔽玻璃，以防止激光輻射。5. 光路考慮升級空間，可以方便搭載至少3 套腔體。選件（1） STAIB 公司高壓RHEED （反射式高能電子衍射儀的英文簡稱） 1. RHEED電子槍，電子槍能量最高可達 30 keV,工作

8、氣壓最高可達0.4 Torr（ 50 Pa） ；2. 采用高壓穩(wěn)壓電源，保證電子束的能量穩(wěn)定性優(yōu)于10-4 rad；3. 工作距離為150 mm時，電子束斑最小可達 504. 配有三角定位傾斜調節(jié)裝置，通過調整該機械裝置，可以對電子束入射位置和角度進行粗調；采用靜電場偏轉設計，具有兩級偏轉系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電子束最大± 15° 的偏轉，對電子束的入射角和方位角進行精確微調；5. 具備兩級差分抽氣功能，至少配備一套普發(fā)分子泵（ Hipace80 ） ， 可軟件控制，抽速大于70 l/s,帶前級隔膜泵，真空規(guī)及配套連接管路。配有皮拉尼真空計，量程5X10-4 mbar到1bar；6

9、.電子槍與分子泵之間配有減震器（damper）,用于減小分子泵震動的影響7. 電子槍在真空腔體內部具有延長管（導流管），使電子束出口接近樣品表面；8. 整個電子槍外部配 以金屬屏蔽罩，以屏蔽環(huán)境磁場對電子束軌跡的影響；9. 在腔體和電子槍之間配備閘板閥，用于保護和維護電子槍；10. 配備熒光屏（直徑至少55mm ） ，且熒光屏上有鍍鋁保護涂層；11. 提供一根備用電子槍燈絲及相應的專用維護工具；12. 烘烤溫度可達250°C；13. 提供一個遠程控制盒，通過遠程控制可實現(xiàn)聚焦，電子束偏轉以及電子閘門功能；14. 包括電子槍故障診斷盒，可快速對RHEED 電子槍進行檢測；15. 配備可

10、調焦攝像頭，CCD （電荷耦合元件的英文簡稱） 以及正版圖像采集和數(shù)據分析軟件。軟件能夠實時記錄RHEED 震蕩曲線，并能進行數(shù)據處理、保存。（2） 激光加熱器：1. 配備激光加熱裝置，使用二極管激光器，功率不小于100 W ，樣品加熱溫度達1000° C以上，激光加熱面積至少為5 X5 mm ; 2. 激光加熱與普通電阻式加熱，可通過更換樣品托進行快速切換，而無需更換整個樣品架；3. 配備專門用于激光加熱的樣品托，該樣品托可以兼容Omicron 標準樣品托；4. 包括一個雙波長的紅外測溫儀用于監(jiān)測樣品溫度；5. 激光加熱溫控可采用兩種模式，分別為功率輸出模式和PID 控制模式。(3) 掩模系統(tǒng)：1. 配有一維掩模，可平行于樣品