[发明专利]一种快速制备晶体外延薄膜的装置和方法

权利要求书

1.一种快速制备晶体外延薄膜的装置，其特征在于：它包括一个良好接地的真空室（1）、与真空室（1）连接的抽真空系统（2）、安装在真空室（1）内下方的反应磁控溅射外延装置（3）以及旋转式薄膜生长装置（4），其中，反应磁控溅射外延装置（3）由阴极部、原子源阳极（34）、气体导向部以及电源（35）组成，阴极部包括至少一个阴极（31）、位于阴极（31）上的金属或半导体靶材（32）以及磁控回路（33），气体导向部由安装在阴极（31）周围的溅射气体导向器（36）和安装在原子源阳极（34）上的反应气体导向器（37）组成，阴极（31）和原子源阳极（34）与电源（35）连通，旋转式薄膜生长装置（4）由安装在真空室（1）顶部的转动部件（41）、与转动部件（41）相连的耐高温工装（42）以及附着在耐高温工装（42）上的基板（43）组成，真空室（1）中设置有高温加热区（5），基板（43）的一端置入高温加热区（5）中。

2.根据权利要求1所述的快速制备晶体外延薄膜的装置，其特征在于：所述的气体进气导向器（36）上还设置有喷射环（38）。

3.根据权利要求1所述的快速制备晶体外延薄膜的装置，其特征在于：所述的高温加热区（5）由保温系统（51）、电极（52）以及加热元件（53）连接而成。

4.一种快速制备晶体外延薄膜的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）、将1英寸-12英寸的基板（43）安装在耐高温工装（42）中放入真空室（1）中，抽真空系统（2）把真空室（1）的背景真空抽到小于10^-3帕；

（2）、溅射气体由溅射气体导向器（36）通过喷射环（38）进入真空室（1），被离化的溅射气体离子溅射金属或半导体靶材（32），使得金属或半导体靶材（32）的原子和分子逸出射向基板（43）；

（3）、反应气体通过反应气体导向器（37）进入原子源阳极（34），在原子源阳极腔中反应气体的分子键被部分打破形成原子和分子共存的活性反应气体，活性反应气体被喷射到基板（43）表面参与靶材料逸出的原子和分子的反应并沉积在基板（43）的表面形成过渡层（6），直至在已经完成过渡层（6）生长的基板（43）上形成任意取向的微观取向薄膜（7）；

（4）、转动部件（41）带动基板（43）转动，刚刚生长任意取向的微观取向薄膜（7）随着基板（43）的转动立即进入高温加热区（5），在高温加热区（5）中微观取向薄膜（7）在基板（43）表面迁移扩散形成晶体取向一致的结构并生长直至其厚度达到10微米到800微米，高温加热区（5）的温度控制在30℃-1100℃；

（5）、利用剥离技术把微观取向薄膜（7）和基板（43）分割开来，从而形成晶体衬底材料。