多靶位外延系统技术

在半导体材料外延生长领域，公司的科研仪器设备发挥着举足轻重的作用。对于III/V族元素，如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等，设备能精确控制原子的沉积过程，生长出高质量的外延层，这对于制作高性能的半导体激光器、高速电子器件等至关重要。以半导体激光器为例，高质量的III/V族半导体外延层可降低激光器的阈值电流，提高光电转换效率，使其在光通信、光存储等领域有更出色的表现。在II/VI族元素生长方面，像碲镉汞（HgCdTe）等材料，设备的高真空环境和精确控制能力，能有效减少杂质引入，精确调控材料的组分和结构，制备出高质量的薄膜。碲镉汞薄膜在红外探测器中应用较广，高质量的碲镉汞薄膜可大幅提升红外探测器的灵敏度和分辨率，在侦察、安防监控、热成像等领域有着不可替代的作用。通过设备对半导体材料生长的精确控制，极大地提升了半导体器件的性能，推动了半导体行业的发展。更换靶材时，通过步进电机控制选择，保障操作准确。多靶位外延系统技术

系统的超高真空成膜室是整个设备的心脏，其性能直接决定了所能制备薄膜的质量上限。我们的腔室采用SUS304不锈钢材质，经过精密焊接和严格的氦质谱检漏，确保其真空密封性。内表面经过电解抛光处理，这一工艺极大地减少了材料的表面积，降低了腔体壁在真空下吸附的气体分子数量以及在受热时的出气率，是实现并维持极高真空（<5E-8 Pa）的关键。在这样的环境下，气体分子的平均自由程远大于腔室的尺寸，使得从靶材飞出的等离子体羽辉（Plume）能够几乎无碰撞地直达基板，同时也保证了沉积前基板表面可以长时间保持原子级别的清洁。多靶位外延系统技术与MBE技术相比，PLD更适合多元素材料沉积。

与传统 MBE 技术对比，传统 MBE 技术在半导体材料、氧化物薄膜等材料生长领域应用已久，有着成熟的技术体系。然而，公司产品与之相比，在多个方面展现出独特优势。生长速率是一个重要对比点，传统 MBE 生长速率相对较慢，这在一定程度上限制了实验效率和生产效率。本产品通过优化分子束流量控制和激光能量调节，可在保证薄膜质量的前提下，适当提高生长速率，例如在生长 III/V 族半导体薄膜时，生长速率可比传统 MBE 提高 20% - 30% ，较大缩短了实验周期和生产时间，提高了科研和生产效率。

系统在氧气环境下的工作能力极大地拓展了其在功能性氧化物材料制备方面的潜力。许多复杂的氧化物，如钇钡铜氧（YBCO）高温超导材料、锶钛氧（STO）铁电材料等，其优异的物理性能严重依赖于精确的氧化学计量比。我们的系统允许在300毫托的氧气压力下进行沉积和退火。在此环境下，沉积到高温基板上的原子能够与充足的氧原子结合，形成结晶性良好、氧空位缺陷可控的钙钛矿结构。沉积后的原位氧气退火过程还能进一步调节薄膜的氧含量，从而精确调控其电学、磁学和超导性能。基板旋转功能异常时，排查步进电机与传动部件连接情况。

对于追求更高通量和更复杂工艺的研究团队，多腔室分子束外延（MBE）系统提供了高品质平台。该系统将样品制备、分析、生长等多个功能腔室通过超高真空传送通道连接起来。样品可以在完全不破坏真空的条件下，在不同腔室之间安全、快速地传递。这意味着，研究人员可以在一个腔室中对基板进行清洁和退火处理，然后传送到生长腔室进行原子级精密的MBE或PLD生长，之后再传送到分析腔室进行X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等原位表面分析，从而实现对材料从制备到表征的全程超净环境控制，避免了大气污染对界面和表面科学研究的致命影响。日常维护需定期清洁超高真空成膜室内表面，保持电解抛光效果。多靶位外延系统技术

设备摆放需远离振动源，避免影响薄膜生长的稳定性。多靶位外延系统技术

杂氧化物材料是当今凝聚态物理和材料科学的前沿阵地，而这正是PLD技术大显身手的舞台。高温超导铜氧化物、庞磁阻锰氧化物、多铁性铋铁氧体以及铁电钛酸锶钡等材料，都具有复杂的晶格结构和氧化学计量比要求。PLD技术由于其非平衡的沉积特性，能够将靶材的化学计量比高度忠实地转移到生长的薄膜中，这是其他沉积技术难以比拟的。通过在沉积过程中精确引入氧气氛围，并配合高温加热，可以成功制备出具有特定氧空位浓度和晶体结构的功能性氧化物薄膜，用于探索其奇特的物理现象和开发下一代电子器件。多靶位外延系统技术

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