版权所有:中国科学院物理研究所超导2组
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固体收到荷能粒子的轰击,其中原子可获得足够能量从表面逸出,最终沉积在基片上生长为薄膜。在磁控溅射过程中,通入腔体的氩气与电子碰撞后被电离,氩离子在电场作用下加速撞击靶材,发生溅射。溅射后产生的二次电子在电场和磁场共同作用下以近似摆线形式在靶面做圆周运动。受束缚的电子有较长的运动轨迹,从而提高了电子对氩气的电离概率,并有效地利用了电子的能量,使正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效。

设备名称:组合激光分子束外延-扫描隧道显微镜原位生长表征系统(Combi Laser MBE-STM)
研发周期:2015年1月-2016年12月
设备功能:利用激光分子束外延技术生长连续梯度组分组合薄膜,并实现其原位电子态表征。
设备简介:Combi Laser MBE-STM系统由LMBE腔、STM腔、中转腔、准备腔、快速进样腔几部分组成,最高真空度可以达到10-10torr。LMBE腔用于生长组合薄膜,装有30kV两级差分RHEED能对生长过程进行监控,实现较好的层状生长。STM腔使用液氦杜瓦,最低温度可以降到2K。中转腔实现样品在各个腔室之间的传递。准备腔用于处理样品和针尖表面。该系统能同时实现组合薄膜样品制备和原位电子态的表征。

Laser-MBE系统属于最新一代(第三代)高通量组合薄膜制备系统。利用高能脉冲激光,将靶材成分溅射到基片处进行外延生长。在生长过程中利用可移动的掩膜板,能够在一片基片上生长出连续梯度组分薄膜,大大提高了薄膜生长效率,更有利于新材料的探索与物性研究。

具体原理如下图:利用可移动的掩膜板使成分1在基片表面形成数量梯度分布,然后反方向移动掩膜板使成分2形成反方向的数量梯度分布,然后让这两种成分在一个原胞的尺度内混合,即形成梯度组分薄膜。

高通量组合薄膜制备系统
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激光沉积系统
磁控溅射系统
原位生长表征系统(建设中)

PLD 脉冲激光沉积设备
主要有脉冲激光器、光学透镜、沉积系统等组成。工作原理是:利用高能脉冲激光作为光源,经过反射镜、聚焦镜使激光聚焦在多晶靶材上,在靶材的光斑处温度迅速升高至烧蚀,以原子、分子和离子等形式垂直靶材射出,沉积在单晶衬底上,形成薄膜。