坩埚及分子束外延系统技术方案

本发明专利技术公开了一种坩埚及分子束外延系统。用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚包括：坩埚本体，用于盛放原料，坩埚本体为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；支撑结构，设于坩埚本体的敞开端，支撑结构用于将坩埚本体的敞开端的空间分割为多个通道。本发明专利技术通过在坩埚本体的敞开端设置支撑结构，以将敞开端口的空间分割为多个通道，没有通道的部分可以阻挡部分束流直接蒸发至外延表面，使束流以更复杂的方式经多次反射蒸发至外延表面，能够大大缓解分子束外延束流均匀性受原料形状、原料使用情况的影响，而且通过调节通道的面积占比可以影响最大束流强度，不仅能够提升分子束外延系统束流均匀性，而且还能满足分子束外延工艺对束流强度的要求。强度的要求。强度的要求。

【技术实现步骤摘要】
坩埚及分子束外延系统


[0001]本专利技术涉及分子束外延
，尤其涉及一种坩埚及分子束外延系统。

技术介绍

[0002]目前，红外焦平面探测器正向着大面阵、双多色的第三代焦平面探测器领域发展；随着成本的不断下降，在民用领域得到较广的应用。在众多焦平面探测器中，基于碲镉汞材料的焦平面探测器由于其较高的量子效率、探测光谱范围在全谱段可调等诸多优点占据着绝对的市场份额。
[0003]随着第三代焦平面探测器领域的发展，对碲镉汞材料尺寸的要求越来越大。相关技术中，在分子束外延碲镉汞工艺中，Te、CdTe、In源采用的是双丝泄流源，如图1所示，采用上下两套加热丝加热装有原料的坩埚，从而使原料热蒸发出来。如图2a所示，由于坩埚形状和原料形状确定，原料蒸发出来的束流在外延表面位置上不可能做到均匀性一致，均匀性还会随着外延尺寸的增大而降低，而且随着原料的使用，原料的形状发生变化，此种均匀性在外延表面的均匀性将进一步恶化，如图2b所示。材料尺寸的增大导致材料中心处与材料边缘处材料生长参数相差变大，主要指生长温度在外延表面中心与边缘处温度相差变大，和束流强度在外延表面中心与边缘处相差变大，获得的材料参数均匀性难以保证，进而影响碲镉汞探测器均匀性。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种坩埚及分子束外延系统，用以解决现有技术中大尺寸薄膜材料外延工艺中束流均匀性差的问题。
[0005]根据本专利技术实施例的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，包括：
[0006]坩埚本体，用于盛放原料，所述坩埚本体为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；
[0007]支撑结构，设于所述坩埚本体的敞开端，所述支撑结构用于将所述坩埚本体的敞开端的空间分割为多个通道。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述坩埚还包括：
[0009]第一加热件，设于所述坩埚本体的外周壁；
[0010]第二加热件，设于所述坩埚本体的外周壁，所述第二加热件与所述第一加热件沿所述坩埚本体的轴向方向间隔排布。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述第一加热件为电热丝；
[0012]所述第二加热件为电热丝。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述电热丝缠绕于所述坩埚本体的外周壁。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述支撑结构的吸热系数大于所述坩埚本体的吸热系数。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，从坩埚本体的中心至边缘的方向上，所述通道的孔径逐渐增大。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述坩埚本体的敞开端具有台阶结构；
[0017]所述支撑结构适于搭接于所述台阶结构。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述支撑结构包括筒件，所述筒件为一端敞开、另一端封闭的中空柱体，所述筒件的敞开端具有向外翻折的翻边，所述筒件的底壁设有多个间隔排布的贯通孔，且从所述筒件底壁的中心至边缘的方向上，所述贯通孔的直径逐渐增大；
[0019]将所述支撑结构装配至所述坩埚本体后，所述翻边适于搭接在所述台阶结构，所述筒件的外周壁适于与所述坩埚本体的内周壁接触。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述贯通孔包括多种不同孔径尺寸的通孔，具有相同孔径尺寸的通孔具有多个且沿所述支撑结构中心轴的周向方向均匀间隔排布。
[0021]根据本专利技术实施例的分子束外延系统，包括：
[0022]坩埚，所述坩埚为如上所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚。
[0023]采用本专利技术实施例，通过在坩埚本体的敞开端设置支撑结构，以将敞开端口的空间分割为多个通道，没有通道的部分可以阻挡部分束流直接蒸发至外延表面，使束流以更复杂的方式经多次反射蒸发至外延表面，能够大大缓解分子束外延束流均匀性受原料形状、原料使用情况的影响，而且通过调节通道的面积占比可以影响最大束流强度，不仅能够提升分子束外延系统束流均匀性，而且还能满足分子束外延工艺对束流强度的要求，保证分子束外延生长速率，提高稳定性，尤其是进行大尺寸衬底分子束外延工艺的需求。
[0024]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0025]通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：
[0026]图1是双丝泄流源原理示意图；
[0027]图2a是现有技术中束流源束流均匀性示意图；
[0028]图2b是现有技术中束流源束流均匀性示意图；
[0029]图3是现有技术中坩埚结构示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例中坩埚结构示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例中支撑结构示意图；
[0032]图6是本专利技术实施例中支撑结构示意图；
[0033]图7是采用本专利技术实施例中坩埚后的束流源束流均匀性示意图。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0035]本专利技术第一方面实施例提出一种坩埚，在分子束外延过程中使用该坩埚，可以提升分子束外延系统束流的均匀性。具体的，如图4所示，坩埚包括：
[0036]坩埚本体10，用于盛放原料，坩埚本体10为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；
[0037]支撑结构20，设于坩埚本体10的敞开端，支撑结构20用于将坩埚本体10的敞开端的空间分割为多个通道。
[0038]相关技术中解决束流源坩埚形状、原料形状引入的束流均匀性问题，采取的方案是改变坩埚形状，如图3所示，通过减小坩埚出口的方式提升束流均匀性。但这种方式过多的牺牲了束流强度。
[0039]而采用本申请的技术方案，不仅能够提升分子束外延系统束流均匀性，而且还能满足分子束外延工艺对束流强度的要求，保证分子束外延生长速率，提高稳定性，尤其是进行大尺寸衬底分子束外延工艺的需求。
[0040]在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
[0041]根据本专利技术的一些实施例，坩埚本体10内中空空间的横截面形状一致。例如，坩埚本体10的中空空间可以为圆柱体、长方体、正方体或多面体。
[0042]在本专利技术的一些实施例中，坩埚本体10可以为薄壁圆柱体。坩埚本体10的壁厚可以设置成0.1
‑
2mm中任一尺寸。例如，可以设置坩埚本体10的壁厚为0.75mm。
[0043]在本专利技术的一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，包括：坩埚本体，用于盛放原料，所述坩埚本体为一端敞开、另一端封闭的中空柱体；支撑结构，设于所述坩埚本体的敞开端，所述支撑结构用于将所述坩埚本体的敞开端的空间分割为多个通道。2.如权利要求1所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，所述坩埚还包括：第一加热件，设于所述坩埚本体的外周壁；第二加热件，设于所述坩埚本体的外周壁，所述第二加热件与所述第一加热件沿所述坩埚本体的轴向方向间隔排布。3.如权利要求2所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，所述第一加热件为电热丝；所述第二加热件为电热丝。4.如权利要求3所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，所述电热丝缠绕于所述坩埚本体的外周壁。5.如权利要求1所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，所述支撑结构的吸热系数大于所述坩埚本体的吸热系数。6.如权利要求1所述的用于提升分子束外延系统束流均匀性的坩埚，其特征在于，从坩埚本体的中心至边缘的方向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：高达，王丹，李震，王丛，王经纬，刘铭，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：