激光分子束外延系统LMBE
激光分子束外延
激光分子束外延激光分子束外延（Laser Molecular Beam Epitaxy，简称LM-EBE）是一种用于生长单晶薄膜的先进材料制备技术。
它基于分子束外延（MBE）技术，通过引入激光束来激发反应物质分子，从而实现对薄膜的精确控制和生长。
激光分子束外延技术是在分子束外延技术的基础上的进一步发展。
传统的分子束外延技术主要依靠热源来提供能量，使反应物质分子蒸发并沉积在衬底表面。
而激光分子束外延技术则利用激光束的高能量和高浓度，来激发反应物质分子，使其在表面进行化学反应并形成薄膜。
激光分子束外延技术具有许多优势。
首先，激光束的高能量和高浓度可以提供更高的表面温度，从而使反应物质分子更容易发生反应和扩散。
其次，激光束的聚焦能力非常强，可以实现对薄膜生长过程的精确控制。
此外，激光分子束外延技术还具有高速生长、高纯度、低掺杂、低损伤等特点。
激光分子束外延技术在材料科学、电子器件制备等领域具有广泛应用。
例如，在半导体器件制备中，通过激光分子束外延技术可以生长出高质量的异质结构，实现不同材料之间的无缝连接，从而提高电子器件的性能。
此外，激光分子束外延技术还可以用于磁性材料、光电材料、生物材料等的制备。
为了实现高质量的薄膜生长，激光分子束外延技术需要考虑多个因素。
首先，要选择适合的激光源，激光的波长和功率对薄膜生长有重要影响。
其次，要控制好激光束的聚焦和扫描，以实现对薄膜生长过程的精确控制。
此外，还要考虑反应物质分子的供应和扩散，以及衬底的表面处理等因素。
激光分子束外延技术是一种先进的材料制备技术，通过利用激光束的高能量和高浓度，实现对薄膜生长过程的精确控制。
它在材料科学、电子器件制备等领域具有广泛应用前景。
随着技术的不断进步和发展，相信激光分子束外延技术将在未来发挥越来越重要的作用。
电介质材料
（4）空间电荷极化 在实际的电介质材料中，由于制造工艺和材料的纯
度影响，不可避免地有局部的介质不均匀，如存在夹层或 大量的晶体缺陷。在外电场的作用下，介质中的少量载流 子会发生漂移，它们可能被势阱捕获，也可能在介质不均 匀的夹层处界面上堆积起来而形成空间电荷的积累。这种 介质中由于空间电荷的移动形成的电荷分布即是空间电荷 极化。它的频率响应最慢 102 s 。
电介质是在电场中没有稳定传导电流通过而以 感应的方式对外场做出相应的扰动物质的统称。
电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极 化方式传递、存储或记录电的作用和影响，但其中起 主要作用的是束缚电荷。
1、静电场中电介质的极化
在电介质材料的分子中，正、负电荷彼此强烈地束缚 着。在弱电场的作用下，虽正电荷沿电场方向移动，负电 荷逆电场方向移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成 电流，只能产生微观尺度的相对位移。在电介质内部形成 电偶极矩，而在与外电场垂直的电介质表面上出现了感应 电荷。
3.2 薄膜组分的表征方法
• 分析内容包括测定表面的元素组成，表 面元素的化学态及元素沿表面横向分布 和纵向深度分布等。
•其中的多数方法都是基于原子在受到激 发以后内层电子排布会发生变化并发生 相应的能量转换过程的原理
1、原子内电子激发及相应的能量过程
（a）-基态电子的内 层电子排布 （b）-K层电子空能 级的形成 （c）-特征X射线的 产生 （d）-俄歇电子的产 生
I jw rC0 w rC0tg V
jw r j rtg C0V ,
I jwC0 r V
其中r 定义为复数相对介电常数，简称复介电常数：
r r jrtg r' jr"
r的实部
' r
MBE发展现状与前景
MBE发展现状与前景近年来，分子束外延技术（Molecular Beam Epitaxy，MBE）在半导体器件制造领域取得了长足的发展，并展现出广阔的前景。
MBE是一种高度精确的薄膜生长技术，通过控制高温下的原子和分子束的运动，使其在基底表面上沉积成单层或多层的晶体结构。
MBE技术在半导体材料和器件研究中具有独特的优势，因此备受关注和推崇。
当前，MBE技术已在半导体材料和器件制造方面有了广泛应用。
在材料方面，MBE技术能够制备出具有高质量晶体结构的材料，如GaAs、InP、GaN等。
通过控制生长条件和衬底特性，可以实现单晶、异质等多种结构的制备。
在器件方面，MBE技术可以制造出高性能的半导体器件，如低噪声放大器、高速光电探测器、量子阱激光器等。
这些器件具有优异的性能，广泛应用于通信、光电、光子学等领域。
MBE技术的发展主要受到以下因素的推动。
首先是材料需求的不断增长。
随着科技的不断进步，对半导体材料的性能要求也越来越高。
MBE技术能够满足制备高质量晶体结构的要求，因此备受材料研究者和制造商的青睐。
其次是技术革新的推动。
随着科学研究的进展，对MBE技术的改进和创新不断涌现。
如通过引入氢原子来改善材料生长的质量和速率，通过引入传感器和反馈控制系统来提高生长的准确性和稳定性。
这些技术革新为MBE技术的发展提供了强大的动力。
最后是市场需求的推动。
随着半导体材料和器件市场的快速发展，对高性能和高品质的产品的需求不断增加。
MBE技术能够制备出满足市场需求的材料和器件，因此具有广阔的市场前景。
展望未来，MBE技术有望在半导体材料和器件制造领域继续取得突破性的进展。
首先是在材料方面，MBE技术有望实现更高质量的材料生长。
通过进一步改进生长条件和技术手段，可以实现材料的更高品质、更大尺寸的制备。
其次是在器件方面，MBE技术有望实现更高性能的器件制造。
通过引入新的材料和结构设计，可以制造出更高速、更低功耗、更小尺寸的器件。
LMBE法生长ZnO薄膜的结构和光学性能
化 ， 强度发 生 了变化 。 同 时， 测量 温度 升 高 ， 外 但 随 紫 发光峰 强度减 弱 ， 位红移 ， 高宽展 宽 。理论 拟 舍得 峰 半 到 Ｚ Ｏ 薄膜 的活 化 能 为 ５ ｍｅ 接 近 于 Ｚ Ｏ 体 材 料 ｎ ９ Ｖ， ｎ
的激子 束缚 能 （０ Ｖ） 说 明 紫外 发光 是 由 自由激 子 ６ ｍｅ ， 辐射 复合 引起 的。
图 １ Ｓ 基 片 生长 的 Ｚ Ｏ 薄膜 的 Ｘ 射线衍 射谱 ｉ ｎ
Ｆ ｇ １ ＸＲＤ ａ ｔ ｒ ｆＺｎ ｆｌ ｇ ｏ ｎ Ｓ ｕ ｓ ｒ ｔ ｉ ｐ ｔ ｅ ｎ ｏ Ｏ ｉ ｍ ｒ ｗｎ Ｏ ｉ ｂ ｔ ａ ｅ ｓ
表 明［ ， ｎ ７ Ｚ Ｏ薄膜 主要 存在 ３个光 致 发光 峰 ：８ ｎ 左 ］ ３ ０ｍ 右 的 紫外 发 光 峰 ， ５ ｎ 左 右 的 蓝 色 发 光 峰 ， １ ｎ ４０ ｍ ５０ｍ
究主要集 中在 薄膜 和粉体 ， 中 Ｚ Ｏ 薄膜 可 以很好 地 其 ｎ
沉积在 各种基 片上 ， 别 是 沉 积 在 Ｓ 基 片 上 ， 现 光 特 ｉ 实
电子器 件 的集成 化 。制备 Ｚ Ｏ 薄 膜 的方 法 很 多 ， ｎ 主要 包 括 磁 控 溅 射［ 、 胶一 胶 法 ［ 、 学 气 相 沉 积 ２ 溶 ］ 凝 ３ 化 ］
５ ０ ａ ×１ ～Ｐ 。为 了补 充 Ｚ Ｏ 薄 膜 中的缺 位 氧 原 子 ， ｎ 向 靶 室通人 高纯 氧 （ ９ ９ ９ ） 氧 压 控 制在 ３ Ｐ 。生 长 ９． ９ ， ０ａ 薄 膜 的 基 片 温度 为 ５ ０ ， 长 时 间 为 １ 。采 用 Ｄ ０℃ 生 ｈ ８ Ａｄ ａ ｃ ｖ ｎ ｅ型 Ｘ 射 线 粉 末 衍 射 仪 （ Ｒ 和 Ｒ ０ ０拉 Ｘ Ｄ） Ｍ２ ０ 曼 光谱 仪 测 试 Ｚ Ｏ 薄 膜 的 晶 体 结 构 ； 用 ＵＶ ３ ０ ｎ 利 －６ ０ 紫＃ ／ Ｉ 可见分光 光 度 计 测试 Ｚ Ｏ 薄 膜 的室 温 透 射谱 ； － ｎ 利用 Ｆ Ｓ２ Ｌ ９ ０稳 态一 态 荧 光 光谱 仪 测 试 Ｚ Ｏ 薄膜 的 瞬 ｎ 发射 光谱 。
分子束外延和cvd
分子束外延和cvd分子束外延（MBE）和化学气相沉积（CVD）是两种常用的制备薄膜材料的方法。
它们在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
本文将从人类的视角出发，介绍这两种方法的原理和特点。
一、分子束外延（MBE）分子束外延是一种基于物理气相沉积的方法，通过在真空环境下将原子或分子束束缚在一束高能束流中，使其沉积在衬底表面。
这种方法可以在原子级别上控制材料的生长，因此薄膜的质量和结晶性能很高。
分子束外延通常使用高真空系统来实现，其中包括真空室、热蒸发源、衬底和探测器等组件。
在生长过程中，原子或分子束从热蒸发源中蒸发出来，经过激励和聚焦后，沉积在衬底表面上。
通过控制衬底的温度和束流的能量，可以调节薄膜的生长速率和结晶度。
分子束外延具有很高的生长速率和优秀的晶体质量，尤其适用于生长半导体材料和量子结构。
它可以精确控制材料的厚度和成分，并能够在不同的衬底上生长多层结构。
这使得它在微电子器件、光电子器件和纳米器件等领域有着广泛的应用。
二、化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种在气相中通过化学反应生成材料的方法。
它利用气态前驱体在表面上发生化学反应，形成固态薄膜。
CVD可以分为热CVD和低温CVD两种方式。
热CVD是通过在高温下使气态前驱体分解并沉积在衬底表面上。
这种方法适用于生长高质量的单晶薄膜，但需要高温条件和较长的生长时间。
低温CVD是在较低温度下实现材料的生长，通常在300-900摄氏度之间。
它可以通过增加反应气体的活性来降低生长温度，从而适用于热敏性衬底和复杂结构的生长。
化学气相沉积具有生长速度快、成本低廉和生长均匀性好的特点。
它可以生长多种材料，如金属、半导体和氧化物等。
因此，在光电子、能源和化学传感器等领域有着广泛的应用。
总结：分子束外延和化学气相沉积是两种常用的制备薄膜材料的方法。
它们在材料科学和工程中发挥着重要的作用。
分子束外延通过物理气相沉积的方式实现高质量薄膜的生长，而化学气相沉积则通过化学反应在气相中生成材料。
分子束外延生长的原理
分子束外延生长的原理
分子束外延生长（Molecular Beam Epitaxy，简称MBE）是一种用于在晶体表面上逐层生长单晶薄膜的方法。
其原理如下：
1. 分子束发射：首先，通过热蒸发或激光蒸发等方法，将所需材料制成独立的分子束。
这些分子束含有待生长薄膜的原子或分子。
2. 分子束定向：分子束通过使用适当的准直光学系统进行定向，确保其能够以高度定向的方式击中生长基底。
3. 生长基底准备：生长基底（通常是单晶基底）表面需要被清洁和准备好，以确保分子束能够有效地吸附和生长。
4. 吸附和生长：当分子束击中生长基底时，原子或分子会吸附在基底上。
在吸附过程中，吸附物与基底原子相互作用，形成一个层状结构。
分子束在生长过程中控制的参数包括温度、压力和生长速率等。
5. 脱附和富集：一旦层状结构形成并达到所需厚度，可以停止分子束的发射并降低温度，以使薄膜表面的非平衡态物种重新脱附。
这一步骤可以减少杂质和缺陷的存在，提高薄膜质量。
MBE方法能够实现高度控制的单层生长，具有较低的污染和表面缺陷，被广泛应用于半导体器件和纳米结构材料的制备中。
mbe外延原理及设备结构
mbe外延原理及设备结构
MBE外延原理及设备结构如下：
原理：分子束外延（MBE）是一种化合物半导体多层薄膜的物理淀积技术。
其基本原理是在超高真空条件下，将组成薄膜的各元素在各自的分子束炉中加热成定向分子束入射到加热的衬底上进行薄膜生长。
设备结构：MBE设备主要配置包括进样室、预处理室和生长室三个部分。
1. 进样室与外部环境直接互连，用于衬底或外延片的进出样，以及衬底的预除气过程。
2. 预处理室是进样室和生长室的过渡区域，主要完成衬底的除气过程以及样品的暂存。
3. 生长室是整个MBE系统的核心，主要监测并完成材料的生长过程。
其中配备了真空系统、样品架辅助系统、束源炉、以及实时监控系统等多个装置。
真空系统为生长提供较高的真空环境，使得气体的平均运动自由程远远超过腔体的尺寸，从源炉喷射出来的金属蒸汽不会发生碰撞且能够直接沉积到衬底表面。
以上内容仅供参考，建议查阅专业书籍或文献资料获取更全面和准确的信息。
分子束外延技术MBE的原理及其制备先进材料的研究进展
MBE原理—生长的动力学过程
1.入射的原子或分子在一定温度衬底表面 进行物理或化学吸附。
2.吸附分子在表面的迁移和分解。 3.组分原子与衬底或外延层晶格点阵的结
合或在衬底表面成核。 4.未与衬底结合的原子或分子的热脱附。
MBE生长过程的三个基本区域
MBE原理—特点总结
生长速率低，大约1μm/h，相当于每秒生长一个单原子层，因此有利于实现精确控制厚度、结构与成 分和形成陡峭异质结等，特别适于生长超晶格材料和外延薄膜材料。但是，极低的生长速率也限制了 MBE的生产效率，同时考虑到昂贵的设备，使其无法进行大规模生产。
虽然硅基InN材料在性能和应用方面有种种优势，但是目前研究进展并不顺利。一方面，六方InN材料沿a轴方向与 Si(111)衬底仍存在约8％的晶格失配，外延过程中会引人大量的缺陷；另一方面，InN材料具有较低的分解温度和较高 的氮平衡蒸气压从而导致高质量的InN材料很难制备。
此时，利用MBE技术通过低温外延InN或高温外延AlN作为缓冲层是提高InN材料质量的有效途径。
分子束外延技术MBE的原理及其 制备先进材料的研究进展
主要内容
MBE原理
MBE前沿介绍
MBE原理—定义 分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，简称MBE)：它是在超高真空的条件下，把一定比例的构成
晶体的各个组分和掺杂原子(分子)以一定的热运动速度喷射到热的衬底表面来进行晶体外延生长 的技术。
谢谢！
谢谢
MBE前沿介绍
北京科技大学的研究团队设计了如下实验方案：
设备：Veeco公司生产的Gen20A 全固态MBE 系统； 目标物：GaNAs/In GaAs短周期超晶格结构； 原料：生长过程是在半绝缘GaAs 衬底的(001)面上进行的,Si和Be分别作为GaAs 的n 型和p 型掺杂源。 工艺：生长之前,需在生长室内对GaAs衬底进行高温( ~ 600 ℃) 脱氧处理10min;然后,将GaAs衬底温度从 600℃降为580 ℃,生长300nm厚度的GaAs缓冲层以获得更好的外延生长表面;最后,将生长温度降至480℃, 进行GaNAs/ InGaAs超晶格的生长和后续电池中10 周期数的 GaNAs/ InGaAs超晶格有源区的生长。（GaNAs/InGaAs超晶格中阱层和垒层厚度相同,总厚度为0. 2 μm。 在总厚度不变的条件下,周期厚度在6 ~30 nm之间变化。）
PLD简介
Laser-MBE原理
激光分子束外延(Laser-MBE) 生长薄膜的基本过程是，一 束强激光脉冲通过光学窗口入射到靶材上，使靶材局部 瞬间加热。每一脉冲激光能量可以达到上百毫焦，对应 于入射到靶材上的激光能量密度为 1-5J/cm2 。高密度的 激光能量能够瞬间加热靶材表面，并使其局部温度加热 到2000-3500K ，从而使靶材表面熔融蒸发出含有靶材成 分的原子、分子或分子团簇。这些原子、分子团簇进一 步吸收激光能量而形成等离子体羽辉。通常，羽辉中物 质以极快的速度(~ 105cm/s)沿靶面法线射向基片表面并 重新凝聚成固态薄膜。通过 RHEED图样的实时监测，激 光分子束外延实现以原子层或元胞层的精度控制膜层的 外延生长。
Laser-MBE主要组成部分：
一、腔体：主要由主腔（chamber）和load lock组成。主腔由机械泵、分子泵、离 子泵和Ti泵来维持10-9-10-10mbar的超高真空；load lock用一个分子泵来提高真空度。 二、Laser-MBE用KrF准分子激光器来产生能量最大到1J的波长为248nm的脉冲激光。 三、加热系统：有红外激光加热和直流加热两种方式，温度均可达到1000摄氏度 的高温。通过红外测温标定温度。并且对于激光加热系统，可以通过红外测温反 馈到激光加热，实现电脑控制定速的持续升温和降温。 四、RHEED（反射式高能电子衍射）系统。 五、两个分子源：用于以MBE的方式生长薄膜或者调控表面重构。 六、磁控溅射：主要用Ar离子溅射基片表面，达到清理基片或者控制重构的作用。 七、五维样品台：长膜时，用于放置样品，可以在x、y、z三个方向调整位置，并 且可以进行主轴旋转和面内旋转，因此称为五维台。 八、靶台：可以实现最多五个靶材的依次使用。
Laser-MBE简介
【免费下载】 先进表面技术发展前沿
先进表面工程技术发展前沿闻立时黄荣芳1 先进表面工程技术的若干走向先进表面工程技术是当代材料科学技术、真空科技与高技术的重要交叉领域和发展前沿。
先进表面工程技术在高性能防护涂层方面的应用，仍在继续发展，成为现代高新技术领域和先进制造业的重要前沿之一；功能涂层和薄膜技术近年来发展迅速。
以上趋势一方面使防护涂层走向多功能化，既提高了产品的品位，同时还有利于降低成本，便利应用，增加产品的市场竞争能力。
另一方面，又使表面工程技术逐步发展成为新型材料制备工艺，其中既有作为体材料的制备工艺，如电铸成型、气相沉积特种材料(热解石墨、六方氮化硼、碳化硅)、喷射成型等，又有薄膜和微制造工艺，这后一类技术的特征尺寸还在不断地向更低数值扩展。
其结果是，微小特征尺度的先进表面工程技术正在逐步发展成为微／纳技术的重要组成部分。
在以上各方面，先进表面工程技术已在世界范围内，为科技和经济的发展作出了重要的的贡献。
在我国，先进表面工程技术已成为赶超国际先进水平的重要前沿阵地。
2 先进表面工程的发展趋势按其工作原理，表面工程技术可分为以下四大类。
①原子沉积是指通过形成原子分散状态的物质来沉积所需表面层或薄膜的技术，包括了液相沉积和气相沉积两类。
前者如电镀、化学镀、电泳、溶胶-凝胶等，而后者则有物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)三大类别。
其中，PVD又分为蒸发、溅射和离子镀三类；CVD则有热CVD(TCVD)、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)和等离子体增强CVD(PECVD)等。
②颗粒沉积是指利用宏观颗粒状态的物质，沉积所需薄膜的方法。
例如，热喷涂、冷喷涂、静电喷涂。
③整体复盖是指利用连续介质状态的物质，形成所需薄膜的方法。
如包镀、热浸、表面烧结。
④表面改性是指通过对基体表面施加力学、物理和化学的作用，直接形成所需特性的表面层。
例如，表面研磨、表面抛光、表面粗化、表面喷丸、表面滚花、表面化学刻蚀、载能束表面刻蚀、表面应力控制、表面晶粒细化(纳米化)、化学转化层、离子渗氮(碳、碳氮)、渗铝和硅铝共渗、阳极化、磷化、硫化、氧化(发兰)、表面辐照、离子注入等。
LMBE法生长Mg0.2Zn0.8O及MSM型紫外探测器的制备
光 电导 紫 外 探 测 器 ． 响 应 时 间 的测 试 表 明 ， 测 器 的 上 升 时 间 仅 为 １ ． ｎ ， 降 时 间 为 ６ ５ ｓ 对 探 ４ ３ ｓ下 ．Ｆ．
关 键 词 ：Ｍｇ 。 ｏ 薄 膜 ；紫 外 探 测 器 ；响 应 时 间 ｏ ｚｎ
ＰＡＣＣ： ６８ ５５； ７ ０； ７ ４０ Ｌ Ｅ 法 进行 ＭｇｌＺｎ Ｏ 薄 膜 的 ＭＢ ０ ２ 外延生 长 ， １为生 长系 统 的结 构示 意 图 ． 图 由于配置 了反射 式 高 能 电子 衍 射 仪 （ ＲＨＥＥ ， 以对 薄 膜 Ｄ） 可 的外延 生 长过程 进 行 实 时 的 原位 检 测 ， 而 可 以 了 进 解薄膜 表 面粗糙 程 度 随 生 长 条件 的变 化 ． 光 光源 激 采 用 Ｌ ｍｂ ａＰ ｙ ｉ 司 的 Ｃ ｍｐ ｘ ０ ａ ｄ ｈ ｓ ｋ公 ｏ ｅ ｌ ２型 Ｋｒ Ｆ准
维普资讯
第 ２ ８卷
第 ８期
半
导
体
学
报
Ｖ Ｏ１ ２ ＮＯ． ．８ ８ Ａｕ ｇ．， ００７ ２
２０ ０ ７年 ８月
ＣＨ Ｉ ＮＥＳＥ ＯＵ ＲＮ ＡＬ Ｆ Ｊ Ｏ ＳＥＭ Ｉ ＣＯ Ｎ ＤＵ ＣＴＣＩ Ｓ Ｒ
Ｌ Ｅ法 生长 Ｍｇ． ｎ． ＭＢ ０ ０ ２ ８ Ｚ Ｏ及 ＭＳ 型 紫 外 Ｍ 探 测器 的制 备 ＊
Ｍｇ Ｚ 薄 膜除 了具 有与 Ｚｎ 类似 的优 势 ｎ一 ０ Ｏ 外， 其禁 带宽 度随 Ｍｇ含量 的不 同连续 可调 ， 带 宽 禁
度 范 围 为 ３ ３ Ｖ（ ． ｅ Ｘ＝０ 到 ７ ８ Ｖ （ ） ． ｅ Ｘ＝１ ， 应 地 ， ）相
截止 波长 也几 乎覆 盖 了整 个 紫外 波 段 ， 括 了 ｕＶ． 包
原子层沉积 分子束外延
原子层沉积分子束外延原子层沉积（Atomic Layer Deposition，简称ALD）和分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，简称MBE）是两种常见的薄膜制备技术。
它们广泛应用于半导体器件、光电子元件、催化剂等领域，具有高精度、高可控性、高纯度等优势。
原子层沉积是一种基于气相反应的技术，其原理是在待沉积表面上逐层地生长原子尺寸的薄膜。
该过程是以气相前体分子交替地进行的，每一层沉积会通过表面反应和后续的减压去除掉表面的不纯物质。
这种逐层沉积的方式使得薄膜的厚度可以非常精确地控制在几个纳米以下，同时也能够实现复杂合金化、堆叠和多层膜的生长。
ALD具有较低的生长温度和尺寸控制能力，适用于制备高绝缘性的薄膜，如氧化物、氮化物等。
分子束外延是一种在超高真空环境下，通过分子束热蒸发的方式进行的表面沉积技术。
这种技术在外延基底上逐层地生长薄膜，其原理是利用分子束热蒸发的方式，将固体材料蒸发成气相分子流，并通过精确控制分子束的能量和方向来控制薄膜的生长过程。
分子束外延具有较高的生长速率和较高的晶格质量，可用于制备具有较高电子迁移率和光学性能的薄膜材料。
ALD和MBE都具有非常高的尺寸和结构控制能力，可以精确地制备薄膜材料。
ALD主要用于无机材料的制备，如金属氧化物、氮化物等，具有较高的电学特性和化学稳定性。
MBE则主要用于有机材料、半导体材料的制备，如半导体薄膜、纳米结构等，具有良好的光学和电学性能。
虽然ALD和MBE在原理和应用领域上有所不同，但它们都具有高精度、高可控性和高纯度等共同特点，不仅能够满足不同领域对薄膜材料的需求，也为材料科学和器件制备提供了强有力的工具。
随着技术的不断发展和改进，ALD和MBE在材料制备领域的应用前景将会更加广阔。
铁电薄膜铁电性能的表征-南京大学
铁电薄膜铁电性能的表征一、实验目的2、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测最原理利方法；2、了解菲挥发铁电随机读取存储器的工作原理及性能表征。
二、实验原理1. 铁电体的特点(1)电滞回线铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。
在电场作用卜•新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场见图此时町逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的増加比线性段快。
当电场达到相应丁-B点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。
电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC段)。
如果趋于饱和后电场减小，极化将循CBD段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段0D表示的极化称为剩余极化耳，将线段CB外推到与极化轴相交于E,则线段0E为饱和自发极化如果电场反向，极化将随Z降低并改变方向，直到电场等丁某一值时，极化又将趋于饱和。
这一过程如曲线DFG所示，OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场Ec。
电场在正负饱和度之间循坏一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。
V©图2测盘电路图电滞回线町以用图2的装置显示出来（这就是著名的Sawyer-Tower电路），以电晶体作介质的电容C’上的电压V*是加在示波器的水平电极板上，与C工串联一个恒定电容C）,（即普通电容），Cy上的电压Vy加在示波器的垂直电极板上，很容易证明Vy与铁电体的极化强度P 成正比，因而示波器显示的图象，纵坐标反映P的变化，而横坐标匕与加在铁电体上外电场强成正比，因而就町直接观测到P-E的电滞回线。
卜面证明％，和P的正比关系，因式中3为图中电源V的角频率；C x = 6^, W为铁电体的介电常数，勺为真空的介电常数，S为平板电容C*的面积，〃为平行平板间距离，代入上式得：务=訴=等卜等E根据电磁学P=£o（e—1）EQ =£QX E对于铁电体，e» 1,故有后一近似等式，代入上式，因S与Cy都是常数.故Vy与P成正比。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激光分子束外延系统（LMBE）
1主要技术参数与要求
(1) 主腔体：
1. 腔体材料采用优质304不锈钢，全金属密封连接，腔体直径16英寸
（圆柱形设计）；
2. 观察窗采取保护措施（加装含铅玻璃）以防止辐射，腔体预留仪器升
级窗口；
3. 真空系统采用德国普发分子泵（Hipace700），分子泵需配有数据接
口以实现软件控制，抽速为650L/s，并配合使用爱德华涡旋式干泵（dry pump，减少返油污染），抽速5.4 m3/hr，本底极限真空度优于5×10-9mbar （烘烤后）。
分子泵与腔体之间采用软连接（配有Damper），以减小分子泵震动对RHEED的影响。
4. 主腔体配备两套不同的真空计，一套组合pirani/Bayard-Alpert（真空
计类型）真空计，量程5×10-10 mbar 到1 bar，用于测量真空度；
★5. 另外配置一套精确的Baratron（真空计类型）真空计，量程10-4到
1 mbar，专门用于精确控制生长时的工艺压力。
(2) 快速进样室：
1. 进样室配备单独的分子泵（普发Hipace80），可软件控制，抽速为
70L/s，配前级隔膜泵，本底真空优于5×10-5 mbar；
2. 能够通过磁力杆方便地传递样品以及靶材，与主腔体之间采用
DN100CF插板阀隔离；
2. 配备Pirani/capacitive（真空计类型）真空计，量程5×10-5 mbar 到
1bar；
3. 进样室配有观察窗；
(3) 加热系统：
1. 电阻式加热器，最高加热温度900°C，温度稳定性 1°C，容纳样品尺
寸1英寸，对于1英寸的加热区域温度均匀性为3%；
★2．加热器为插拔式设计，即整个加热器（包括加热丝）可通过磁力杆
完全取出，方便检修与更换；
2. 配备5维样品架，样品可在X/Y/Z方向移动，并且可以倾斜和面内旋
转。
X/Y方向位移行程为±12.5 mm，Z方向为100 mm（即样品与靶之间距离的可调范围）。
倾斜角度为±15°（用于调整RHEED电子束入射角），面内旋转精度高于0.1°（调整基片方位角），两个旋转均由步进马达驱动；
3. 衬底配有挡板，挡板由步进马达驱动，可软件控制；
(4) 扫描式靶材台：
1. 能够同时安装5个1英寸的靶；
★2. 靶台无自转，而是在XY两个方向上线性扫描，扫描由步进马达驱动，可由软件控制。
靶台扫描可以在激光束不动的情况下，使激光相对扫过整个靶材表面，从而保证激发出的等离子体羽辉位置、角度都不发生改变；
3. 靶台配有挡板，避免靶材间的交叉污染；
4. 靶台可以自动升降，即竖直方向上得位置可以调整。
★5. 整个靶台（连同所有靶材）可通过磁力杆一起传递，提高换靶效率；
(5) 主腔室气路系统：
1. 主腔室提供2个工艺气路（可通氧气、氩气等）和1路放气用的氮气
气路，3个气路配有气动截止阀，软件控制；
2. 气路安装2个质量流量计（MFC），流量控制范围为0~20 SCCM。
系
统工艺压力可通过流量以及腔体与分子泵间的插板阀控制，压力可控范围为10-4~1 mbar，控制精度为10-4 mbar；
★3. 具备快速充氧退火功能（flush oxygen inlet for backfilling the chamber with oxygen），额外配备一个氧气支路，可以迅速充入大量氧气，系统可自动达到设定的氧压，方便生长过程中的高温原位退火处理。
(6) 电控系统：
1. 所有电路都集成到一个机柜中；
2. 配备2台电脑，一台用于系统控制，电脑预装原厂控制软件，另一台
用于RHEED分析，预装原厂正版分析软件；
3. 控制软件能够控制样品加热，靶的扫描、公转，分子泵以及系统工艺
压力等；
4. 软件可以编写程序，实现多层膜自动生长（即软件能自动控制换靶和
激光触发）。
5. 在硬件支持的前提下，免费提供软件升级。
(7) 激光器：
1. 提供相干公司（Coherent）准分子激光器，参数如下：
激光波长: 308 nm
单脉冲能量: 500 mJ
平均功率: 3.5 W
频率: 0.1~10 Hz
能量稳定性：1%
脉冲宽度：25ns
激光束尺寸（出口位置）：24*10mm2
发散角：小于3*1 mrad2
2. 激光可通过系统控制软件触发。
(8) 光路系统：
1. 激光光路需要包括透镜（焦距500mm）、激光45°全反镜（5个）以
及配套的光学支架和导轨。
配备模板，用于过滤出激光能量均匀部分；
2. 能够调整透镜和反射镜位置，调整激光聚焦，以达到改变激光能量密
度的目的。
★3. 激光入射窗口增加闸板阀，以及抽气、放气气路。
可以在不破坏腔体真空的前提下，更换激光观察窗。
并配有一个备用激光观察窗口。
4. 在光学导轨上配备激光屏蔽玻璃，以防止激光辐射。
5. 光路考虑升级空间，可以方便搭载至少3套腔体。
选件：
(1) STAIB公司高压RHEED（反射式高能电子衍射仪的英文简称）：
★1. RHEED电子枪，电子枪能量最高可达30 keV，工作气压最高可达
0.4 Torr（50 Pa）；
2. 采用高压稳压电源，保证电子束的能量稳定性优于10-4 rad；
3. 工作距离为150 mm时，电子束斑最小可达50 μm；
4. 配有三角定位倾斜调节装置，通过调整该机械装置，可以对电子束入
射位置和角度进行粗调；采用静电场偏转设计，具有两级偏转系统，可以实现电子束最大±15°的偏转，对电子束的入射角和方位角进行精确微调；
5. 具备两级差分抽气功能，至少配备一套普发分子泵（Hipace80），可软
件控制，抽速大于70 l/s，带前级隔膜泵，真空规及配套连接管路。
配有皮拉尼真空计，量程5×10-4 mbar到1bar；
★6. 电子枪与分子泵之间配有减震器（damper），用于减小分子泵震动的影响
7. 电子枪在真空腔体内部具有延长管（导流管），使电子束出口接近样品
表面；
8. 整个电子枪外部配μ金属屏蔽罩，以屏蔽环境磁场对电子束轨迹的影
响；
9. 在腔体和电子枪之间配备闸板阀，用于保护和维护电子枪；
10. 配备荧光屏（直径至少55mm），且荧光屏上有镀铝保护涂层；
11. 提供一根备用电子枪灯丝及相应的专用维护工具；
12. 烘烤温度可达250°C；
13. 提供一个远程控制盒，通过远程控制可实现聚焦，电子束偏转以及电
子闸门功能；
14. 包括电子枪故障诊断盒，可快速对RHEED电子枪进行检测；
15. 配备可调焦摄像头，CCD（电荷耦合元件的英文简称）以及正版图像
采集和数据分析软件。
软件能够实时记录RHEED震荡曲线，并能进行数据处理、保存。
(2) 激光加热器：
1. 配备激光加热装置，使用二极管激光器，功率不小于100 W，样品加
热温度达1000°C以上，激光加热面积至少为5 × 5 mm；
★2. 激光加热与普通电阻式加热，可通过更换样品托进行快速切换，而无需更换整个样品架；
3. 配备专门用于激光加热的样品托，该样品托可以兼容Omicron标准样
品托；
4. 包括一个双波长的红外测温仪用于监测样品温度；
5. 激光加热温控可采用两种模式，分别为功率输出模式和PID控制模式。
(3) 掩模系统：
1. 配有一维掩模，可平行于样品移动，生长楔形材料，移动的范围，以
及速度可由软件控制；
2. 挡板距离样品的位置连续可调。
2.合同主要条款(商务条款)
交货地点：山东省枣庄市市中区北安路1号枣庄学院综合实验楼南区一楼。
交货时间：签订合同后8个月。
保修期：安装完后12个月。
安装调试要求：完全满足招标书的技术要求。
培训要求：在用户方进行使用培训。