本实用新型专利技术涉及一种克努曾箱蒸发源，其包括：一加热装置，用以加热装载于坩埚内的源材料；及一电动挡板装置，用以控制蒸发源的开放与遮挡状态。本实用新型专利技术通过设置一加热装置可在坩埚处形成一均匀而稳定的温度分布，实现了蒸发源高精度的温度稳定与控制，温度最高可达1650℃。本实用新型专利技术通过设置一电动挡板装置，可通过一微小电流脉冲快速高效地控制挡板的开关状态，并可实现实验的远程操控。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种蒸发源装置，尤其涉及一种分子束外延生长的蒸发源装置。
技术介绍
分子束外延生长是一种新型、精确可控的薄膜生长技术，在KT8Pa超高真空以下 以0.rinm/s量级的慢沉积速率蒸发镀膜，超高真空腔体中，蒸发源加热相应的元素将蒸发 出的分子蒸镀到衬底上。分子束外延生长可以精确控制薄膜组分与薄膜厚度，在低维量子 强关联体系，高温超导，新型半导体材料，超晶格新型器件等领域发挥着不可替代的作用。 蒸发源的精度严重影响着分子束外延生长系统的精度。而温度的控制与保持是影响蒸发 源精度的重要因素，因而一种可以精确地对温度控制与保持的加热系统具有十分积极的意 义。另一方面，分子束外延生长系统中通常有多个装有不同元素的蒸发源，通过精确 地控制蒸发源挡板的开关时间可以在保持蒸发源热平衡的情况下精确地控制某一元素的 蒸发时间与生长系统中达到衬底的元素流，利用挡板周期性的开关可以生长可控制层厚的 超晶格结构，在制造微波器件，高温超导材料等领域具有广阔的前景。因而一种可以精确高 效并且便捷的地控制挡板的系统具有十分重要的意义。 克努曾箱（KnudsonCell)蒸发源是一种高精度的分子束外延生长系统蒸发源，箱 前有小口供分子束出射，使用过程中，箱内保持准平衡态，使分子束的组分与流量不变，箱 前有挡板控制蒸发时间，但是其温度的控制与保持、挡板的控制却一直制约着其精度的提 高。在克努曾箱蒸发源的启动开始阶段，低温区间内，其温度剧烈变化不能稳定，温度漂移 大。启动一段时间后，进入高温区间，虽然其温度漂移将变小，但整个过程都存在，这是由于 系统工作过程中箱内准热平衡不能很好地保持造成的。另外，在停止加热时，由于热辐射与 热传导，系统温度下降过快。通过对现有克努曾箱蒸发源的测试与分析，发现其加热方式， 加热丝的选取与构造，热辐射的屏蔽与否均是产生温度误差的主要原因，而挡板部件的设 计也无法达到高效、精确、便捷的要求。 例如德国CreaTecFischer&Co.GmbH公司与MBEComponents公司的克努曾箱蒸 发源设计，该设计采用的加热方式为钨丝或钽丝直接绕于坩埚表面热辐射加热，但其加热 丝呈直角弯折，易断裂。两种设计的挡板装置均是采用磁力杆手动开关，不能够电动操控， 费时费力且不能够实现高效、精确控制与远程实验控制。两种设计在实际应用中均有较大 的问题。
技术实现思路
有鉴于此，探索新的克努曾箱蒸发源装置，特别是一种具有稳定加热功能的克努 曾箱蒸发源装置具有十分重要的意义。-种克努曾箱蒸发源，其包括：一坩埚、一固定架以及一加热丝结构。所述固定架 为笼状结构，环绕所述坩埚设置，所述加热丝通过所述固定架固定，并等间隔螺旋环绕所述 坩埚设置。 与现有技术相比，本技术所提供的克努曾箱蒸发源装置具有以下优点： 1、加热丝等间隔螺旋缠绕，解决了现有技术对坩埚加热不均匀的缺点。 2、加热丝使用支架支撑，整体弯折较小，不易断裂且形状固定，重复使用状态稳 定，加热至高温后加热丝变软也不会发生形变而引发短路、加热效率低、加热不均匀等问 题。 3、采用热辐射加热，加热效率高，加热快且最高温度达1650 °C。【附图说明】 图1为本技术第一实施例的克努曾箱蒸发源的结构示意图。 图2为应用本技术第一实施例的克努曾箱蒸发源的爆破结构示意图。 图3为本技术第二实施例的克努曾箱蒸发源装置的结构示意图。 图4为本技术第二实施例的克努曾箱蒸发源装置的爆破结构示意图。 主要元件符号说明【主权项】1. 一种克努曾箱蒸发源，其包括：一坩埚、一固定架以及一加热丝结构，其特征在于， 所述固定架为笼状结构，环绕所述坩埚设置，所述加热丝通过所述固定架固定，并等间隔螺 旋环绕所述坩埚设置。2. 如权利要求1所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述固定架包括一第一绝热支 撑板、一第二绝热支撑板以及多个绝热支撑杆，所述多个绝热支撑杆间隔设置，并固定于所 述第一绝热支撑板与所述第二绝热支撑板之间，围成一个收纳空间。3. 如权利要求2所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述第一绝热支撑板具有一通 孔，所述坩埚穿过该通孔设置于所述收纳空间。4. 如权利要求3所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，其特征在于，所述多个绝缘支撑 杆围绕所述坩埚对称设置。5. 如权利要求3所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述坩埚具有一开口，以及一材 料收纳部，所述材料收纳部设置于所述收纳空间。6. 如权利要求3所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述加热丝结构环绕所述多个 绝热支撑杆形成所述螺旋结构，该螺旋结构通过所述多个绝热支撑杆支撑。7. 如权利要求6所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述多个绝缘支撑杆中的每个 绝缘支撑杆都具有等间隔设置的多个通孔，所述加热丝等间隔螺旋环绕所述多个绝缘支撑 杆并穿过所述多个通孔固定。8. 如权利要求2所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述固定架的材料为Al 203。9. 如权利要求1所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述加热丝结构为钽丝或钨丝。10. 如权利要求1所述的克努曾箱蒸发源，其特征在于，所述加热丝结构由多个加热丝 串联或并联组成。【专利摘要】本技术涉及一种克努曾箱蒸发源，其包括：一加热装置，用以加热装载于坩埚内的源材料；及一电动挡板装置，用以控制蒸发源的开放与遮挡状态。本技术通过设置一加热装置可在坩埚处形成一均匀而稳定的温度分布，实现了蒸发源高精度的温度稳定与控制，温度最高可达1650℃。本技术通过设置一电动挡板装置，可通过一微小电流脉冲快速高效地控制挡板的开关状态，并可实现实验的远程操控。【IPC分类】C30B25-02【公开号】CN204550788【申请号】CN201520105258【专利技术人】胡小鹏, 薛其坤, 陈曦, 康志新, 李鲁新 【申请人】清华大学【公开日】2015年8月12日【申请日】2015年2月13日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种克努曾箱蒸发源，其包括：一坩埚、一固定架以及一加热丝结构，其特征在于，所述固定架为笼状结构，环绕所述坩埚设置，所述加热丝通过所述固定架固定，并等间隔螺旋环绕所述坩埚设置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小鹏，薛其坤，陈曦，康志新，李鲁新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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