超高真空激光外延系統
一、 系統的主要組成及技術指標
系統由真空腔室(外延室、進樣室)、樣品傳遞機構、樣品架、旋轉靶臺、真空排氣、真空測量、電器控制、配氣、計算機控制等各部分組成。
1、 ★★外延室:
極限真空優于:5.0x10-8Pa
真空漏率小于2.0x10-8Pa.l/S
1.1、 ★真空室組件:1套
真空室采用球形結構,尺寸:Ф450mm;選用0Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制
造,氬弧焊接,表面噴玻璃丸及電化學拋光處理,全部接口采用金屬墊圈密
封,腔體上各種法蘭接口如下:
1.1.1 、CF250接口法蘭1個(接升華泵);
1.1.2 、CF200接口法蘭1個(接靶組件);
1.1.3 、CF150接口法蘭4個(接樣品臺組件、分子泵、離子泵、活開門
組);
1.1.4 、CF100接口法蘭7個(接2個激光入射窗口、高能電子衍射電子
槍、熒光屏 口、進樣室口、2個光譜口);
1.1.5 、CF50接口法蘭5個(2個觀察窗口、1個紅外測溫窗口、2個備用);
1.1.6 、CF35接口法蘭5個(接規管、放電電極、2個備用);
1.1.7 、CF16接口法蘭6個(低真空規管、放電電極、進氣管路、充氣閥、 照明、備用;
1.2 、★旋轉靶臺組件:1套
1.2.1、CF200密封法蘭,靶與樣品之間距離可調30~90mm(腔外調節);
1.2.2、靶組件為垂直結構,靶材zui大尺寸Φ70mm, 每次可以裝四塊靶材;提供可安裝直徑分別為Φ25mm、Φ30mm、Φ50mm、Φ70mm靶材的靶材架各四套。
1.2.3、每塊靶材可實現自轉,磁力耦合傳動,轉速5~60轉/分,連續可調,電機驅動;
1.2.4、公轉換靶采用波紋管轉軸驅動,由電機控制;
1.2.5、靶的定位與靶距調節均采用光電開關定位,靶組件的中心位置定在前方靶面與基片的距離為60mm的位置,為了保證靶定位精度,采用細分驅動器控制電機;
1.3、 ★基片加熱臺組件:1套
1.3.1、 基片尺寸:提供安裝1*1cm方形基片的基片架六套;Φ25和Φ51圓形基片的基片架各兩套。
1.3.2、★★采用抗氧化材料作加熱器;基片加熱zui高溫度 800°C±1°C,由熱電偶閉環反饋控制;基片溫度誤差小于±1°C;基片溫度從中心到邊沿的偏差小于±1°C。
1.3.3、 基片臺可以作前后手動移動,采用波紋管密封結構,基片以RHEED的位置為準可拉出30mm,縮進20mm;
1.3.4、 基片可連續回轉,轉速5~60轉/分,電機驅動;
1.3.5 、樣品擋板組件;
1.4、★窗口及法蘭盲板組件
1.4.1 、供準分子激光入射用的石英玻璃窗口(選用JGS1-1型石英玻璃):6個
1.4.2 、觀察用玻璃窗CF50:2個
1.4.3 、紅外測溫窗CF50:1個
1.4.4 、CF35盲法蘭:1個
1.4.5 、CF50盲法蘭:2個
1.5、 ★活開門組件:1套
1.5.1、 上焊接Ф50mm 通導窗口;
1.5.2、 采用膠圈,金屬兩用密封結構;
1.6、 ★工作氣路組件:3條
1.6.1、質量流量控制器、DG16角閥、管路、接頭等:2路
質量流量計范圍:1--100SCCM(廠家:北京匯博隆)。
1.6.2、CF16角閥、管路、接頭 :1路
1.7、★工作真空獲得:機械泵+分子泵+離子泵+升華泵
1.7.1、抽速:8升/秒,2XZ-8直連機械泵:1臺
1.7.2、抽速:620升/秒,分子泵及控制電源:1臺
1.7.3、抽速:400升/秒,濺射離子泵及控制電源:1臺
1.7.4、鈦鉬絲升華泵及控制電源:1臺
1.7.5、CC-150-B閘板閥:2臺
分別用于分子泵與外延室隔離,離子泵與真空室隔離。
1.7.6、CC-100-B閘板閥:1臺
進樣室與外延室隔離。
1.7.7、分子泵與機械泵軟聯接金屬軟管:1套
1.7.8、電磁隔斷放氣閥:DN40:1臺
1.8、★★真空測量
1.8.1、DL-7型超高真空測量規、計:1套
測量范圍:1.0x10-2Pa~1.0x10-8Pa;
1.8.2、ZDF復合真空計測量低真空:1套
測量范圍:1.0x105Pa~1.0x10-1Pa;
2、進樣室:
極限真空優于:1.0x10-5Pa;
真空漏率小于5.0x10-8Pa.l/S;
2.1、 ★真空室組件:1套
真空室腔體尺寸Ф150x150mm,上面開有連接樣品傳輸桿、真空泵、活開
門、真空規、放氣閥等各種規格的法蘭接口,選用0Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制
造,氬弧焊接,表面噴玻璃丸及電化學拋光處理。
2.2、★★真空部件
2.2.1、 磁力樣品傳送桿,傳送距離700mm:1套
2.2.1、 壓力表,放在進氣閥門外:1套
2.2.1、 觀察窗組件:1套
2.3、★★工作真空獲得:機械泵+分子泵
2.3.1、直聯機械泵:1臺(抽速4升/秒);
2.3.2、復合分子泵及變頻控制電源:1臺(抽速600升/秒);
2.3.3、分子泵與機械泵軟聯接金屬軟管:1套 ;
2.3.4、CF150-B閘板閥:1臺(用于分子泵與樣品引進室隔離);
2.3.5、ZDF量程高真空測量規、計:1套(用外延室真空計的另外兩路)
低真空規:1套(1.0x105Pa~1.0x10-1Pa);
電離規:1套(1.0x10-1Pa~1.0x10-5Pa);
2.3.6、高真空角閥CF16、管路、接頭、充氣閥D6等:1路(解除真空充氮氣);
2.3.7、KF25電磁壓差閥:1臺;
2.3.8、KF40電磁截止閥:1臺;
2.4、相關規格的金屬密封銅圈,氟橡膠密封圈:全套
2.5、不銹鋼緊固螺栓、螺母、墊片等: 全套
3、 ★安裝機臺架組件:1套
安裝臺架:整個設備安放在一個用型鋼焊接而成的臺架上,臺面板由不銹鋼蒙皮裝飾,臺架及圍板均進行噴塑處理。機臺有移動/固定腳輪兩用。
4、 ★電源控制系統 :1套
自制電源
4.1、總控制電源:1套
4.2、電源控制機柜:2臺
4.3、樣品加熱電源:1臺
4.4、鹵鎢燈照明電源 :1臺
4.5、步進電機旋轉電源:4套
4.6、升華泵電源:1套
4.7、機械泵啟動控制電源:2套
外配套電源
4.8、3L-400離子泵電源:1套
4.9、FB620分子泵電源:2套
4.10、電離真空計電源:2套
4.11、質量流量計電源(2顯):1套
5、★備品備件:1套
5.1、無氧銅密封墊圈(相關規格)
CF16:5個; CF35:5個;
CF50:5個; CF100:3個; CF150:5個
Ф6mm:卡套:4套Ф6mm:不銹鋼管:6米
5.2、氟橡膠密封圈
Ф150 3個 Ф100 3個
5.3、烘烤帶: 4條
5.4、點鎢燈: 5個
5.5、加熱絲: 3米
6、★配套儀器及控制系統
1)、★★差分式高能電子衍射儀(RHEED): 1套
(1)、高能電源:zui高能量25KV,zui大束流100μA。
(2)、三極濺射離子泵(抽速:25升/秒)及閥門、管道:1套
(3)、熒光屏:1快
(4)、熒光屏擋板:1套
(5)、照像用黑筒:1套
2)、★★RHEED強度振蕩,生長速率監測系統 : 1套
主要由攝象頭,硬件,計算機控制軟件包等組成。
3)、★★激光束掃描裝置 : 1套
(1)、二維掃描機械平臺。
(2)、手動/自動,兩套步進電機控制,執行兩自由度掃描。
4)、★★氧等離子體發生器及電源 : 1套
5)、計算機控制系統 : 1套
(1)、由硬件卡,計算機控制軟件包,及計算機組成。
(2)、控制的內容主要有公轉換靶、靶自轉、樣品自轉、樣品控溫、激光束掃描等。
6)、★★四極質譜儀(質量數:1---100)