全自動分子束外延系統(tǒng)性能

本產(chǎn)品與PVD技術(shù)對比，PVD（物理的氣相沉積）是一種常見的薄膜沉積技術(shù)，在多個領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。與本產(chǎn)品相比，在薄膜質(zhì)量方面，PVD技術(shù)主要通過物理過程，如蒸發(fā)、濺射等將氣化物質(zhì)沉積到基材表面。本產(chǎn)品采用的分子束外延和脈沖激光沉積等技術(shù)，能實現(xiàn)原子級別的精確控制，在制備薄膜時，精確控制薄膜的成分和結(jié)構(gòu)，使薄膜的晶體結(jié)構(gòu)更加完整，缺陷更少，從而獲得更高質(zhì)量的薄膜。例如在制備超導(dǎo)薄膜時，本產(chǎn)品制備的薄膜超導(dǎo)性能更穩(wěn)定，臨界電流密度更高。成分控制方面，PVD技術(shù)在控制復(fù)雜成分的薄膜時存在一定難度，難以精確控制各元素的比例和分布。本產(chǎn)品憑借其精確的分子束流量控制和軟件編程功能，可對不同材料的分子束進(jìn)行精確調(diào)控，實現(xiàn)對多元合金或復(fù)合薄膜成分的精確控制，在制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜時，能精確控制各層薄膜的成分和厚度，滿足科研和工業(yè)對高精度材料的需求。

PVD技術(shù)常用于一些對薄膜質(zhì)量要求相對較低、結(jié)構(gòu)相對簡單的領(lǐng)域，如裝飾性金屬表面涂層等。本產(chǎn)品由于具備高精度的控制能力和高真空環(huán)境，更適用于對薄膜質(zhì)量和性能要求極高的科研領(lǐng)域，如半導(dǎo)體材料研究、新型功能材料研發(fā)等，在制備高性能光電器件、自旋電子學(xué)器件等方面有著不可替代的作用。 負(fù)載鎖定室與線性傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)樣品進(jìn)出。全自動分子束外延系統(tǒng)性能

真空度抽不上去或抽速緩慢是常見的故障之一。排查應(yīng)遵循由外到內(nèi)、由簡到繁的原則。首先，檢查前級干式機械泵的出口壓力是否正常，以確認(rèn)其工作能力。其次，檢查所有真空閥門（尤其是粗抽閥和高真空閥）的開啟狀態(tài)是否正確。然后，考慮進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，重點檢查近期動過的法蘭密封面、電極引入端和觀察窗。如果無漏氣，則問題可能源于腔體內(nèi)部放氣，比如更換靶材或樣品后腔體暴露大氣時間過長，內(nèi)壁吸附了大量水汽，需要延長烘烤和抽氣時間。也有可能是分子泵性能下降，需要專業(yè)檢修。小型分子束外延系統(tǒng)安裝負(fù)載鎖室?guī)Р罘直孟到y(tǒng)，縮短樣品更換時間。

在新型二維材料與異質(zhì)結(jié)的研究中，PLD系統(tǒng)也展現(xiàn)出巨大的潛力。除了傳統(tǒng)的石墨烯、氮化硼外，科研人員正嘗試使用PLD技術(shù)制備過渡金屬硫族化合物（如MoS2）等二維材料薄膜。更重要的是，利用系統(tǒng)多靶位的優(yōu)勢，可以將不同的二維材料、氧化物、金屬等一層一層地堆疊起來，構(gòu)建出范德華異質(zhì)結(jié)。這些人工設(shè)計的異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生許多其母體材料所不具備的新奇光電特性，為開發(fā)新型晶體管、存儲器、光電傳感器和量子計算元件開辟了全新的道路。

操作過程中的安全防護非常重要。激光安全是重中之重，系統(tǒng)必須配備互鎖裝置，確保在打開激光防護罩時激光器自動關(guān)閉，防止高能激光對人員眼睛和皮膚造成長久性傷害。所有操作人員必須接受激光安全培訓(xùn)并佩戴相應(yīng)的防護眼鏡。此外，高壓電器（如加熱器電源、RHEED電源）也存在電擊風(fēng)險，必須確保所有接地可靠，并在進(jìn)行任何內(nèi)部檢查前確認(rèn)設(shè)備完全斷電。

氣體使用的安全規(guī)范不容忽視。系統(tǒng)配備的兩路質(zhì)量流量計用于精確控制反應(yīng)氣體（如氧氣）或惰性氣體（如氬氣）。在使用氧氣等助燃?xì)怏w時，必須確保氣路連接牢固無泄漏，并遠(yuǎn)離任何潛在的油污和熱源。特別是在進(jìn)行較高氧氣壓力下的沉積時，需明確了解鉑金加熱器等元件在特定壓力下的較高安全工作溫度，防止因過熱而損壞。所有氣瓶應(yīng)妥善固定，并放置在通風(fēng)良好的區(qū)域。 樣品裝載前，要確認(rèn)樣品搬運室真空度符合 < 5e-5 pa 的要求。

沉積過程中的參數(shù)設(shè)置直接影響薄膜的質(zhì)量和性能，需要根據(jù)實驗?zāi)康暮筒牧咸匦赃M(jìn)行精確調(diào)整。溫度是一個關(guān)鍵參數(shù)，基板溫度可在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行控制，從液氮溫度（LN?）達(dá)到1400°C。在生長半導(dǎo)體材料時，不同的材料和生長階段對溫度有不同的要求。例如，生長砷化鎵（GaAs）薄膜時，適宜的基板溫度通常在500-600°C之間，在此溫度下，原子具有足夠的能量在基板表面擴散和排列，有利于形成高質(zhì)量的晶體結(jié)構(gòu)。若溫度過低，原子活性不足，可能導(dǎo)致薄膜結(jié)晶度差，出現(xiàn)缺陷；若溫度過高，可能會使薄膜的應(yīng)力增大，甚至出現(xiàn)開裂等問題。成膜時，控制工作環(huán)境壓力不超過 300mtorr，符合工藝要求。全自動分子束外延系統(tǒng)性能

波紋管若出現(xiàn)破損，會破壞真空環(huán)境，需定期檢查更換。全自動分子束外延系統(tǒng)性能

系統(tǒng)在氧氣環(huán)境下的工作能力極大地拓展了其在功能性氧化物材料制備方面的潛力。許多復(fù)雜的氧化物，如釔鋇銅氧（YBCO）高溫超導(dǎo)材料、鍶鈦氧（STO）鐵電材料等，其優(yōu)異的物理性能嚴(yán)重依賴于精確的氧化學(xué)計量比。我們的系統(tǒng)允許在300毫托的氧氣壓力下進(jìn)行沉積和退火。在此環(huán)境下，沉積到高溫基板上的原子能夠與充足的氧原子結(jié)合，形成結(jié)晶性良好、氧空位缺陷可控的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。沉積后的原位氧氣退火過程還能進(jìn)一步調(diào)節(jié)薄膜的氧含量，從而精確調(diào)控其電學(xué)、磁學(xué)和超導(dǎo)性能。全自動分子束外延系統(tǒng)性能

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