18186227205

地址:武汉市东湖新技术开发区高新二路41号谷方5栋3层3-8室(办公)

您现在的位置 : 首页 > 产品中心 > CVD设备 > S-系列镀膜设备

产品中心

S-系列镀膜设备技术详解

 

          

CVD薄膜制备设备S-系列

1.“S-系列”设备制备薄膜过程原理:

本公司研发的“S-系列”CVD制膜设备搭载的原料供给系统为“固体原料加热罐供料系统”。由于该系统使用的金属有机源为固态(Solid precursor),故将该类制膜设备命名为“S-系列”设备

S-系列”CVD设备薄膜制备程如下:首先将定量的金属有机源粉末放入原料坩埚中,再将原料坩埚放入对应的加热罐中加热。当把原料罐加热到合适温度时(一般不超过350 ºC)便会产生原料蒸气,这些原料蒸气被载流气输送到衬底表面,进行化学反应,得到目标薄膜。

2.金属加热罐供料系统的优点:

S-系列”CVD薄膜制备设备具有如下优点:设备构造相对简单,因而设备价格相对较低;该系列设备在制备一元(例如:Co2O3V2O3Al2O3CeO2Y2O3MgO等)及二元(BaTiO3SrTiO3LiCoO3LaAlO3CaSiO3LaMnO3等)金属薄膜时,比较方便快捷,比如:制备Al2O3薄膜时,只需将固态源(通常使用Al(DPM)3Al(acac)3)放入原料罐中加热至某一合适温度,在适当的沉积温度下便可制备出高质量的Al2O3薄膜。

3.金属加热罐供料系统的缺点:

S-系列CVD设备缺点如下:一般而言,固体加热罐尺寸较小,受此限制,所以不能长时间提供精确、持续、稳定的原料蒸气;随着薄膜沉积过程的进行,在坩埚内剩余的原料量将会逐渐减少,因而原料的挥发表面积不断减少,这使得原料在单位时间内挥发量出现明显波动;固体原料罐加热法原料浪费严重,这是因为在每次实验后坩埚内均会剩余一部分固体原料,而为了保证每个样品的沉积条件一致,使用过的原料不适合再次使用,一般视为废料处理,从而造成宝贵原料的巨大浪费;S-系列CVD设备在制备三元金属元素的薄膜时(例如:YBa2Cu3O7),元素间的化学计量比的探寻存在较大困难,通常只能采取穷举法、盲探法,这样不仅造成价格昂贵的金属有机源的极大浪费,还耗费研究者大量宝贵的时间和精力,这也是本公司在设计S-系列”产品时,将其制备的薄膜中的金属元素个数限制为2个的原因

注:以上S-系列CVD设备存在的缺点均可由本公司研发的“L-系列”CVD设备完美解决。

4. “S-系列”设备功能扩展:

4.1 制膜种类的扩展

本公司研发的“S-系列”CVD制膜设备,从制膜种类上来讲是不受限制的,也即是说,只要在元素周期表里面能找到相关元素的金属有机源(详情请查询本公司主页“资料下载”→“CVD设备制膜种类查询”),即可单独、两两及以上互组合,制备出所需薄膜。但是,从元素组合方面来讲,“S-系列”CVD设备在制备三元及以上金属元素的薄膜时(例如:YBa2Cu3O7),因为有机源的挥发量与原料罐的温度没有直接的定量关系,而为了寻求这个定量关系,通常只能采取穷举法、盲探法,因此不建议使用该系列设备制备三元及以上的薄膜。然而,对于含有两元及以下的金属元素的薄膜而言,例如:BaTiO3BiFeO3,制备该薄膜时,可以固定一个元素的原料罐挥发温度,将另一个元素的原料罐挥发温度从较低温度逐步地升高至较高温度,然后进行相互组合制膜,在此过程中,必有一个合适的温度,使其两金属元素的摩尔比最接近1:1,再通过优化其它条件,即可制备出高质量的薄膜。因此,对于S-系列”设备而言,建议制备的薄膜中的金属元素个数最多不超过2个

4.2 智能耐高温针阀(选配)

对于“S-系列”的设备而言,其气体运输管道上通常会安装有耐高温针阀,以方便打开或切断气流通道。对于一般的针阀而言,通常为手动旋拧操作,打到开合的目的。为了避免烫伤操作者及达到智能控制沉积过程的目的,本公司研发了一款智能耐高温针阀,整个针阀的打开、关闭及开合度均可通过计算机控制,从而达到安全及智能化控制的目的。

具体详情,请咨询公司客服。

4.3 智能原料蒸气挡板(选配)

对于“S-系列”的设备来讲,其原料罐在升温过程中,置于原料罐中的金属有机源也会挥发出一定量的原料蒸气,且原料蒸气的挥发速率随着原料罐加热温度的升高而加快。一般来讲,这些挥发速率不稳定的原料蒸气不能直接流向衬底,否则得到的将是一个不可控且不均匀的薄膜。为了解决这个难题,本公司研发出一款能在真空状态下开合的原料蒸气挡板,它可以在原料罐升温过程中将衬底遮住,待原料罐蒸气挥发速率稳定后,再将挡板移开,使原料蒸气流向衬底,进行薄膜的沉积。这个原料蒸气挡板阀的操作过程,可以手动,也可以全自动计算机控制,完全根据客户需要定制。

具体详情,请咨询客服。

4.4 衬底旋转功能(选配)

对于“S-系列”设备而言,当制备一些二维或三维立体异型件时,由于工件形状比较复杂,为了使工件涂敷更加均匀,通常办法就是在镀膜时,使工件旋转起来。因此就涉及到衬底旋转功能,可以根据客户需要定制。

具体详情,请咨询公司客服。

4.5 衬底辅助加热功能(激光CVD,选配)

本公司研发的“S-系列”CVD制膜设备在选型时,可搭载不同型号的激光发生器,升级为“激光化学气相沉积(laser chemical vapor deposition)”设备。激光化学气相沉积是利用激光增强常规CVD生长过程的一种先进薄膜制备技术。激光束通过高斯整平器后将激光修整为直径10-100 mm的光斑,以一定的入射角照射基板表面以增强整个化学气相沉积过程。原料蒸气在激光光子活化下更易于分解、反应(激光的光化学效应),不仅加速薄膜沉积速率,还大幅度地降低薄膜合成温度(激光热效应)。

一般功能薄膜的最佳沉积温度通常在1200 °C以下,所以选择常规CVD制膜设备即可满足要求。但对于一些特种结构薄膜而言(例如:ɑ-Al2O3),在1200 °C并不能获得高质量的结晶相,若想进一步在氧氛围下将其加热温度提高到1200 °C以上,则可以借助激光作为辅助手段。本公司通过光纤激光器的辅助,轻而易举地将一块氮化硅(Si3N4)陶瓷融化(陶瓷发动机材料,熔点1900°C左右)。

总的来说,选择激光CVD的原因可以归纳为如下点:制备一些合成温度高的特种陶瓷薄膜;作为一种新兴的先进薄膜制备技术,研究者在研究激光与薄膜材料相互作用时,更容易发现一些新问题、拓展新思路、发表好文章、申请好项目。

4.6 智能真空度控制功能(选配)

对于CVD来讲,其最佳的沉积压强值为600-800 Pa。未搭载智能真空度控制系统的设备,其真空度的调节是一个开环过程,也即是说当操作者发现实际真空度值低于设定值时候,就手动调节抽气挡板阀,使其开度变小,从而减小真空泵的抽气量,腔体压强值因而升高;反之,当抽气挡板阀开度调大时,腔体压强值会因而减小,如此循环。对于搭载有“智能真空度控制系统”的设备,腔体压强数值直接传送给计算机,计算机通过CPU计算后向智能真空挡板阀发出开合指令,从而实现真空度的智能控制。该系统也是工业应用必须的高端技术之一。

根据需求,本公司可为客户设计单探头真空度控制系统以及双探头真空度控制系统,从而满足客户在不同场合下对真空度控制精度的需求。

具体详情,请咨询公司客服。

4.7 智能操控程序(选配)

未搭载“智能操控程序”的设备,薄膜沉积过程的每一步动作(比如:气体流量计的开启、挡板阀的开合度调节、真空泵的开启和关闭、计时等)都是通过操作者手动实现,这不仅增加操作者出错的几率,还降低了薄膜的可从复性。通过搭载智能操控程序,能精准控制薄膜沉积过程中的每个动作,实现智能化操作,杜绝人为的低级错误,大幅度提高了样品的可从复性。该部分也是工业化必不可少的。

具体详情,请咨询公司客服。

5.设备用途:

制备各种氧化物及非氧化物的功能、结构薄膜,例如:SiCNTiCo2O3V2O3Al2O3CeO2Y2O3MgOBaTiO3SrTiO3LiCoO3LaAlO3CaSiO3LaMnO3等。

具体制膜种类查询,请在本公司主页“资料下载”栏目中点击“CVD设备制膜种类查询表”,详情请进一步来电咨询。

6.设备选型:

请在本公司主页“资料下载”栏目中点击“S-系列设备资料”对应的设备选型表。