全自动分子束外延系统监控

在硅基光电子集成领域，硅锗（SiGe）异质结是一个关键材料体系。通过分子束外延（MBE）技术，可以在硅衬底上外延生长出晶格质量优异的SiGe合金层。由于锗和硅的晶格常数存在差异，在生长过程中会引入应力，而这种应力可以被巧妙地利用来改变材料的能带结构，提升载流子迁移率，从而制造出性能更优异的高速晶体管、光电探测器和调制器。我们的MBE系统能够精确控制锗的组分，生长出梯度变化的SiGe缓冲层，以有效弛豫应力，获得低位错密度的高质量外延材料。磁力传输杆使用后，需清洁表面，避免杂质影响真空环境。全自动分子束外延系统监控

多腔室MBE系统的高级功能体现在其模块化与可扩展性上。除了标准的生长腔、进样腔和分析腔，系统还可以根据用户的研究需求，集成额外的功能模块。例如，可以增配一个紫外光电子能谱（UPS）腔室，用于测量材料的功函数和价带结构；或者集成一个低温样品架，使材料在生长和表征过程中始终保持在极低温度，用于研究量子现象。这种模块化设计使得该平台不仅能满足当前的研究需求，还能随着科研方向的演进，通过升级来适应未来的新挑战。镀膜外延系统坩埚样品支架兼容性强，支持10毫米至4英寸基片。

沉积过程中的参数设置直接影响薄膜的质量和性能，需要根据实验目的和材料特性进行精确调整。温度是一个关键参数，基板温度可在很宽的范围内进行控制，从液氮温度（LN₂）达到1400°C。在生长半导体材料时，不同的材料和生长阶段对温度有不同的要求。例如，生长砷化镓（GaAs）薄膜时，适宜的基板温度通常在500-600°C之间，在此温度下，原子具有足够的能量在基板表面扩散和排列，有利于形成高质量的晶体结构。若温度过低，原子活性不足，可能导致薄膜结晶度差，出现缺陷；若温度过高，可能会使薄膜的应力增大，甚至出现开裂等问题。

靶材的制备方法和要求极为严格。纯度是关键，高纯度的靶材能减少杂质引入，保证薄膜质量。例如，在制备半导体薄膜时，靶材纯度需达到 99.999% 以上，以避免杂质对半导体器件性能产生负面影响。制备方法通常有熔炼法，将原材料按比例熔炼后制成靶材；粉末冶金法，把金属粉末混合压制烧结而成。对于一些特殊材料，还需采用化学合成法，如制备氧化物靶材时，通过化学沉淀、溶胶 - 凝胶等方法获得高纯度的前驱体，再经过烧结制成靶材 。在制备过程中，要严格控制温度、压力等条件，确保靶材的成分均匀性和密度一致性，以保证在沉积过程中能稳定地提供所需材料原子，实现高质量的薄膜生长。通过RHEED图像振荡频率校准沉积速率。

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。系统支持与溅射技术联用进行复合薄膜制备。氧化物外延系统应用领域

激光照射靶材时，开启靶自动旋转功能，提升成膜均匀性。全自动分子束外延系统监控

样品装载是实验的重要环节，正确的装载方法和注意事项能够确保样品在沉积过程中获得良好的结果。在装载样品前，需对样品进行严格的清洁处理。使用合适的清洗剂，如二甲基酮、酒精等，去除样品表面的油污、灰尘和杂质，以保证薄膜与样品表面有良好的附着性。对于一些特殊样品，可能需要采用更精细的清洗工艺，如超声清洗等。

装载样品时，要通过设备的负载锁定室进行操作。先将样品放入负载锁定室，关闭室门，然后对负载锁定室进行抽真空，使其真空度与工艺室相近。这样可以避免在将样品传输到工艺室时，因压力差过大而对设备和样品造成损害。通过可靠、快速的线性传输系统，将样品从负载锁定室传输到工艺室的基板支架上。在传输过程中，要确保传输系统运行平稳，避免样品晃动或掉落。 全自动分子束外延系统监控

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