设备的自动化控制功能为科研工作带来了极大的便利和高效性。以自动生长程序编写为例,科研人员可通过PLC单元和软件,根据实验需求精确设定各项参数,如分子束的流量、基板的加热温度、沉积时间等,将这些参数按照特定的顺序和逻辑编写成自动生长程序。在运行程序时,设备能严格按照预设步骤自动执行,无需人工实时干预,较大节省了人力和时间成本。
石英晶体微天平(QCM)也是重要的原位监测工具,它基于石英晶体的压电效应,通过测量晶体振荡频率的变化来实时监测薄膜的沉积速率和厚度。在薄膜沉积过程中,随着薄膜厚度的增加,石英晶体的振荡频率会发生相应变化,通过预先建立的频率与厚度的关系模型,就可以精确地监测薄膜的生长情况。 样品搬运室材质与成膜室一致,确保整体真空系统可靠性。脉冲激光沉积分子束外延系统工艺室

设备对实验室环境有着严格的要求,为满足这些环境要求,需采取相应保障措施。安装空调系统,精确控制实验室的温度和湿度。空调系统应具备温度和湿度自动调节功能,能够根据设定的参数自动调整制冷、制热和除湿量,确保实验室环境稳定。配备空气净化设备,如高效空气过滤器(HEPA),过滤空气中的微小颗粒,提高实验室的洁净度。空气净化设备应定期更换过滤器,保证其过滤效果。实验室的地面和墙面应采用不易积尘、易于清洁的材料,如环氧地坪漆和洁净板。地面要做好防静电处理,可铺设防静电地板,减少静电对设备的影响。脉冲激光沉积分子束外延系统工艺室测温端子数据偏差时,需重新校准,确保温度监测准确。

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。
建立规范的耗材与备件管理体系。建立完善的设备使用日志和样品生长档案是实验室管理的良好实践。每次开机、沉积、关机以及任何维护操作都应有详细记录,包括日期、操作人员、关键参数(如真空度、温度、气体压力等)以及任何异常情况。为确保科研工作的连续性,实验室应储备一些常用且关键的耗材和备件。例如:各种尺寸的CF铜密封垫圈、不同规格的高真空法兰、热电偶、用于清洁的无尘布和高纯溶剂、以及备用靶材等。同时,对于分子泵轴承、激光器灯管等生命周期可预测的主要部件,应做好记录并提前采购备件。建立清晰的管理清单,注明库存数量和存放位置,以便在需要时能够快速取用。与传统的CVD技术相比,PLD更适合复杂氧化物生长。

设备对实验室环境有着严格要求。温度方面,适宜的温度范围通常为20-25°C,这是因为设备的许多部件,如加热元件、传感器等,在该温度范围内能保持较好的性能。温度过高可能导致设备元件过热损坏,影响设备的稳定性和使用寿命;温度过低则可能使某些材料的物理性能发生变化,影响实验结果。湿度应控制在40%-60%的范围内。湿度过高可能会使设备内部的金属部件生锈腐蚀,影响设备的机械性能和电气性能;湿度过低则可能产生静电,对设备的电子元件造成损害。洁净度要求达到万级或更高,这是为了防止灰尘、颗粒等杂质进入设备,影响薄膜的生长质量。微小的杂质颗粒可能会在薄膜中形成缺陷,降低薄膜的电学、光学等性能。多腔室分子束外延系统搭配 PLD 功能,可拓展实验研究范围。多目标机械手外延系统厂家
对比传统镀膜技术,PLD 系统获准稳定态材料的能力更强。脉冲激光沉积分子束外延系统工艺室
压力也是重要参数之一,设备可在不同的压力环境下工作。低压环境有助于薄膜的结晶,但会增加薄膜的表面粗糙度和缺陷;高压环境则有助于保持沉积粒子的高速度,从而形成平整、致密的薄膜,但可能会降低薄膜的结晶度。在沉积超导薄膜时,通常需要在较低的压力下进行,以获得高结晶度的薄膜,满足超导性能的要求;而在沉积一些对表面平整度要求较高的薄膜时,可能需要适当提高压力。激光能量同样需要精确控制,它决定了靶材被蒸发和溅射的程度。较高的激光能量会使靶材蒸发速率加快,但也可能导致等离子体羽状物的能量过高,对薄膜的质量产生不利影响。在实际操作中,要根据靶材的性质和薄膜的要求,通过调节激光器的参数来控制激光能量。脉冲激光沉积分子束外延系统工艺室
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