一种原位形貌和光学性能监控蒸发源及真空沉积设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种原位形貌和光学性能监控蒸发源，它包括真空法兰、支撑于所述真空法兰任一侧面上的热屏蔽组件、嵌设于所述热屏蔽组件远离真空法兰一端的加热组件、内置于所述加热组件内的材料容器、安装于所述材料容器附近用于测量其温度的温度测量组件、分别与所述加热组件和温度测量组件相电连接且安装于真空法兰上的真空电连接器、与所述真空电连接器相连接的控制电源，所述的蒸发源还包括安装于热屏蔽组件内的显微镜，所述的真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口。通过在热屏蔽组件内设置显微镜并且真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口，能够在沉积蒸发材料的同时实时监控沉积材料在衬底表面形貌和光学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种原位形貌和光学性能监控蒸发源及真空沉积设备
本技术涉及一种原位形貌和光学性能监控蒸发源，同时还涉及一种原位形貌和光学性能监控的真空沉积设备。
技术介绍
薄膜材料在各个领域有着及其广泛的应用，如抗腐蚀、增透、光学透镜、微电子器件和光电子等等。就目前而言，人们发展了多种方法来制备薄膜材料，如真空热蒸发沉积、真空溅射、旋涂、提拉、喷射等等。对大多数光学和电子器件而言，其对所制作的薄膜要求极高，如均匀性、厚度控制、杂质浓度等。在所发展的技术中，真空沉积技术是一种常规的薄膜制作方法。其优点在于所制作的薄膜质量高、重现率高、可控性好、以及设备简单等。就目前而言，真空蒸发沉积技术在半导体薄膜器件中的应用尤为广泛，比如说，分子束外延，有机小分子半导体真空沉积，以及常用的金属薄膜热蒸发及溅射等等。一般来讲，薄膜材料以及薄膜器件的性能跟生长过程关联密切。目前商业化的蒸发源一般只有蒸发的功能，其所制备的材料只有通过后期的测量，比如说原子力显微镜、X-射线衍射仪、光学以及电学测量进行推演。由于沉积过程极其复杂，在很多情况下薄膜具有多层结构，所以事后测量并推演的方法非常困难，往往导致错误的结论。因此，原位观察在材料沉积中显得非常重要。电子衍射技术是一个常用的用于原位观察晶体生长过程的技术，其基于单一能量的电子在晶体表面产生衍射来推导晶体表面结构的技术，并广泛应用于分子束外延以及有机分子在单晶表面自组织；其缺点在于所用的衬底必须导电，或者电子由于荷电作用无法到达样品表面。另外，所用的高能电子对材料可能由破坏，特别是有机材料，从而导致材料的性能劣化，甚至失效。这个技术只能得到表面结构信息，其他重要信息如形貌、光学性能无法得到；更重要一点是这个技术只能应用于晶体材料。进一步发展的电子衍射显微镜技术部分解决了电子衍射技术的不足，其可以进行形貌观察，并且得到不同非晶材料的衬度；但是所要求的导电衬底以及对材料的破坏性仍然限制其进一步推广到所有材料。因此，现有的真空沉积设备仍缺少对所沉积材料的表面进行直接观察的组件，不能实现晶体生长过程中原位形貌和光学性能的监控。
技术实现思路
本技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能够对沉积材料进行原位形貌和光学性能监控蒸发源。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是:一种原位形貌和光学性能监控蒸发源，它包括真空法兰、支撑于所述真空法兰任一侧面上的热屏蔽组件、嵌设于所述热屏蔽组件远离真空法兰一端的加热组件、内置于所述加热组件内的材料容器、安装于所述材料容器附近用于测量其温度的温度测量组件、分别与所述加热组件和温度测量组件相电连接且安装于真空法兰上的真空电连接器、与所述真空电连接器相连接的控制电源，所述的蒸发源还包括安装于热屏蔽组件内的显微镜，所述的真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口。优化地，所述的蒸发源还包括设于光学组件，所述的光学组件靠近观察窗口且与热屏蔽组件位于真空法兰的不同侧。优化地，所述的蒸发源还包括与光学组件相连接的成像组件。进一步地，所述的蒸发源还包括与光学组件相连接的光谱仪、与光谱仪相连接的的探测器。进一步地，所述的蒸发源还包括分别与光学组件相连接的光谱仪和成像组件、与光谱仪相连接的的探测器、分别与成像组件及探测器相连接的用于数据采集和数据处理的计算机系统。优化地，所述观察窗口的材料为玻璃、石英或蓝宝石。优化地，所述加热组件的数量为一个或多个，所述容器、温度测量组件、真空电连接器和控制电源的数量分别与加热组件的数量一致。本技术还提供一种原位形貌和光学性能监控真空沉积设备，含有上述的蒸发源。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点:本技术原位形貌和光学性能监控蒸发源，通过在热屏蔽组件内设置显微镜并且真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口，能够在沉积蒸发材料的同时实时监控沉积材料在衬底表面形貌和光学性能。【附图说明】附图1为本技术原位形貌和光学性能监控蒸发源的结构示意图；附图2为附图1的侧视图；附图3为本技术实施例1中原位形貌和光学性能监控蒸发源的结构示意图；附图4为本技术实施例2原位形貌和光学性能监控蒸发源的结构示意图；附图5为本技术实施例3原位形貌和光学性能监控蒸发源的结构示意图；其中，1、真空法兰；2、热屏蔽组件；3、加热组件；4、材料容器；5、温度测量组件；6、真空电连接器；7、控制电源；8、显微镜；9、观察窗口，10、光学组件；11、成像组件；12、光谱仪；13、探测器；14、计算机系统。【具体实施方式】下面将结合附图对本技术优选实施方案进行详细说明:如图1和图2所示的原位形貌和光学性能监控蒸发源，主要包括真空法兰1、热屏蔽组件2、加热组件3、材料容器4和显微镜8。其中，热屏蔽组件2支撑于真空法兰I任一侧面上；加热组件3可以加工成各种形状，嵌设于热屏蔽组件2远离真空法兰I的一端；材料容器4内置于加热组件3中，它的内部盛放有蒸发材料，由加热组件3加热到一定温度，产生所需要的原子、分子或者团簇束流；温度测量组件5位于材料容器4附近用于测量其温度；真空电连接器6安装在真空法兰I上，分别与加热组件3及温度测量组件5相电连接；控制电源7与真空电连接器6相连接，一方面能够接收真空电连接器6反馈的温度测量组件5测得温度，另一方面能够进一步控制加热组件3对材料容器4继续加热或者停止加热；当蒸发材料以原子、分子或者团簇束流方式从材料容器4中喷射出来沉积在衬底上时，安装于热屏蔽组件2内显微镜8能够用于对其进行显微观察，而且真空法兰I上设有与显微镜8位置相对的观察窗口 9，用于形貌观测和光学性能测量。加热组件3可以采用电阻加热、电子束加热、热传导、微波加热等方式进行加热，它的数量可以根据需要配置一个或多个，相应的材料容器4、温度测量组件5、真空电连接器6和控制电源7的数量与其一致，从而可以对一种或者多种蒸发材料同时进行蒸发，提闻其效率。热屏蔽组件2为圆筒状，用保温绝热材料制成，可以阻断热量的散发，提高加热组件3的热使用效率，同时热屏蔽组件2阻止加热组件3产生的热量向内置显微镜传递以保护内置显微镜镜头的安全。显微镜8设于热屏蔽组件2的中间，它可以为各种电子显微镜或者光学显微镜；为了简单和不阻挡蒸发源所产生的束流，显微镜8采用长工作距离显微镜为佳，其照明方式可以采用内置式或者外置式。实施例1如图3所示的原位形貌和光学性能监控蒸发源，除上述的部件外，还包括相连接的光学组件10和成像组件11。该光学组件10与热屏蔽组件2位于真空法兰I的不同侧，并且靠近观察窗口 9，用于将显微镜8显示的实时监控进行光学处理从而在成像组件11显示出来，使得操作人员能够以舒适的角度进行监控。光学组件10可以由玻璃、石英、蓝宝石、光子晶体等材料制成。实施例2如图4所示的原位形貌和光学性能监控蒸发源，与实施例1中蒸发源的基本构造一致，不同点在于不含有成像组件11，而是将光谱仪12分别与光学组件10、探测器13相连接，从而能够更加精确地记录沉积蒸发材料时的光学性能。光谱仪12可以是光谱仪加强度探测器或者电荷耦合元件(CCD)等，用来实时记录薄膜生长过程中各种光学信息如光荧光和拉曼信息的变化，它一般包括光源、准直镜、分光镜或者光栅、信号收集探测器。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位形貌和光学性能监控蒸发源，其特征在于：它包括真空法兰、支撑于所述真空法兰任一侧面上的热屏蔽组件、嵌设于所述热屏蔽组件远离真空法兰一端的加热组件、内置于所述加热组件内的材料容器、安装于所述材料容器附近用于测量其温度的温度测量组件、分别与所述加热组件和温度测量组件相电连接且安装于真空法兰上的真空电连接器、与所述真空电连接器相连接的控制电源，所述的蒸发源还包括安装于热屏蔽组件内的显微镜，所述的真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口。

【技术特征摘要】
1.一种原位形貌和光学性能监控蒸发源，其特征在于:它包括真空法兰、支撑于所述真空法兰任一侧面上的热屏蔽组件、嵌设于所述热屏蔽组件远离真空法兰一端的加热组件、内置于所述加热组件内的材料容器、安装于所述材料容器附近用于测量其温度的温度测量组件、分别与所述加热组件和温度测量组件相电连接且安装于真空法兰上的真空电连接器、与所述真空电连接器相连接的控制电源，所述的蒸发源还包括安装于热屏蔽组件内的显微镜，所述的真空法兰上设有与显微镜位置相对的观察窗口。2.根据权利要求1所述的原位形貌和光学性能监控蒸发源，其特征在于:所述的蒸发源还包括设于光学组件，所述的光学组件靠近观察窗口且与热屏蔽组件位于真空法兰的不同侧。3.根据权利要求2所述的原位形貌和光学性能监控蒸发源，其特征在于:所述的蒸发源还包括与光学组件相连接的成像组件。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟力峰，王文冲，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32