[实用新型]真空蒸发物理气相沉积薄膜生长装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真空蒸发气相沉积薄膜生长装置，特别是一种χ射线、γ射线探测器用的碘化汞薄膜的气相沉积生长装置，属物理气相沉积技术领域。

背景技术

目前常见的真空镀膜设备中，其反应室通常比较大，结构比较复杂，且不容易进行清洁操作；一个设备通常只用于一种材料的蒸发，其通用性较差。另外，对于源料气化物质的加热，通常只采用金属舟作为加热介质，其温度差比较大，对于蒸发温度较低的物质，不容易获得均匀稳定的温度场，易影响薄膜的质量。特别是对于碘化汞之类熔点或升华温度低于300℃的半导体材料，薄膜的生长工艺对温度的精确度要求较高。

碘化汞晶体为半导体化合物是目前制作室温半导体核辐射探测器的优良材料。由于碘化汞单晶体生长制备的成本较高，而且不容易获得大面积的单晶体；故目前国际上研究的热点是对碘化汞的薄膜生长工艺。碘化汞薄膜的生长制备方法有以下几种：(1)溶液法：该法主要是在不同溶剂的碘化汞饱和溶液中沉积碘化汞薄膜；(2)粘结剂法：该法是用粘结剂与碘化汞粉末混合后粘结在衬底上，然后除去粘结剂；(3)物理气相沉积法：在真空状态下，受热后碘化汞分子离开其表面，沉积在基片上。目前较为普遍的方法是物理气相沉积法。

一般，物理气相沉积法是用玻璃安瓿作为生长沉积腔体。其方法是：将源料即气化沉积物质及玻璃衬底基片放入玻璃安瓿后，对安瓿抽真空，当达到真空度要求后，用氢氧焰对安瓿进行融化封闭，然后分别对源料、安瓿管壁、衬底基片进行加热控温，使气化物质受热蒸发形成气相分子沉积于衬底基片上，最终形成薄膜。

上述这种方法，存在一些缺点：

(1)玻璃安瓿只能作为一次性用具，不能重复使用，而且在操作过程中要对玻璃安瓿进行封管操作，其危险性较大。

(2)薄膜沉积生长完成后要将玻璃安瓿割开以后才能取出衬底基片，操作较麻烦。

(3)使用玻璃安瓿作为生长沉积容器，薄膜沉积生长的衬底基片的温度不能直接进行测量，只能对衬底基片进行辐射加热，这样温度不容易精确控制和测量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可重复使用、易于操作、衬底基片温度可精确控制的物理气相沉积薄膜生长装置。本实用新型的又一目的是提供一种特别适合于碘化汞薄膜的沉积生长装置，并能获得较大面积的探测器级碘化汞多晶薄膜。

本实用新型一种真空蒸发物理气相沉积薄膜生长装置，主要包括有具有沉积腔体的玻璃容器、薄膜沉积玻璃基片、基片加热系统、真空抽气系统、循环冷却水系统、温度控制系统、源料蒸发管及其加热设施；其特征在于：具有沉积腔体的玻璃容器呈钟罩形，其上部设有顶盖，下部连接有盛放源料物质的蒸发管，在钟罩形玻璃容器的底部与蒸发管连接处的肩部形成-腔体平台，在该腔体平台上面放有-中间开有圆孔的隔热板，隔热板上面设置有-沉积薄膜的玻璃基片；源料物质蒸发后即沉积于该玻璃基片的下表面上；接有热电偶和加热引线的加热板紧贴于玻璃基片的上表面，实现平面接触以对玻璃基片加热；加热板上的热电偶和加热引线通过钨丝引出，与精密程序温度控制仪连接，通过对程序的设定，可以实现温度的自动控制；在玻璃容器的上部与顶盖的接合处设置有安放橡胶密封圈的凹槽，以防止漏气，保持容器真空状态；在玻璃容器中部设有真空抽气口，该抽气口与真空抽气系统相连接；在靠近加热板的上方的玻璃容器的外壁周围安装有循环冷却水管，以冷却器壁；冷却水管与外设的循环冷却水系统相连接；盛放源料物质的蒸发管(2)放置于油浴中进行加热，采用油浴方式；或者采用辐射加热方式。

所述的源料物质为碘化汞；源料物质的温度要求范围为50～120℃，加热板的温度要求范围为室温～100℃。

本实用新型物理气相沉积薄膜生长装置的优点是结构简单，可重复使用，易于操作，可实现对基片温度的自动精确控制。本实用新型物理气相沉积薄膜生长装置特别适合于制备射线探测器用的具有较大面积的碘化汞薄膜。

附图说明

图1为本实用新型真空蒸发物理气相沉积薄膜生长装置的简单结构示意图。

具体实施方式

现结合附图将本实用新型的具体实施例进一步说明如后。

实施例1

参见图1，真空蒸发物理气相沉积薄膜生长装置主要包括有具有沉积腔体的玻璃容器、薄膜沉积玻璃基片，基片加热系统、真空抽气系统、循环冷却水系统、温度控制系统、源料物质蒸发管及其加热设施(本实施例的附图仅画出装置主体、各系统的外设或外围设备系常规设备，故未画出)。