[发明专利]可实现缺陷自动调控的电子衍射仪

说明书

本发明涉及电子衍射仪，提供一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪，包括真空样品室，还包括检测光路、缺陷调控光路以及处理单元，检测光路的三倍频激光由第一入射窗口透射至真空样品室内，缺陷调控光路的二倍频激光由第二入射窗口透射至真空样品室内的样品台上，于真空样品室内还设置有电子枪，电子枪的阴极位于检测光路上，缺陷调控光路上设置有激光脉冲能量调节装置以及激光脉冲扫描装置，处理单元包括接收组件以及控制中心。本发明的电子衍射仪可对微纳制造过程原位实时无损测量，实现边生长、边检测，且通过对衍射图像处理获得样品表面缺陷信息，并根据此信息反馈调节飞秒激光脉冲能量及扫描位置，进行缺陷的修复，实现边检测、边调控的目的。

技术领域

本发明涉及电子衍射仪，尤其涉及一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪。

背景技术

先进微纳制造技术作为原始生产力推动着社会的进步，薄膜生长则代表了先进微纳制造业的主要发展方向之一。薄膜生长的典型代表有化学气相沉积、分子束外延、脉冲激光沉积、超快激光微纳加工、电子脉冲曝光、聚焦离子束、纳米焊接/连接等，包括薄膜晶体生长、表面微纳复合结构、二维材料制备等制造手段，是电力电子、显示、半导体照明、仿生材料、微机械、微纳电子、光电子、电子封装、新型太阳能、低维材料及器件、生物制造、超高温传感器等新兴工业的关键材料与核心芯片等技术基础。

典型微纳制造过程涉及皮秒至飞秒尺度的化学键的形成或断裂和电子电离、原子吸附与退吸附结构演化、纳米焊接和电子密度(等离子体)的演化。微纳制造又涉及难以测量处在微米到纳米尺度的介观缺陷，甚至处在原子分子结构的纳米到埃尺度的微观缺陷。目前对于微纳制造过程的测量只限于温度、层数、粗糙度等测量，无法对微观过程进行跨时空尺度的实时测量跟踪，从而缺乏对缺陷形成的微观机制进行有效分析和反馈调控，因而对于制造工艺的改进基本依靠传统的试错方法，阻碍了新材料新技术的发展。

在晶体材料异质外延生长尤其是层状薄膜生长过程中，经常需要对发生在极短时间内的超快过程进行原位实时监测，例如微观结构和缺陷的形成、晶体结构演变等过程都发生在皮秒至飞秒量级。这些超快变化直接影响并决定了薄膜晶体的生长质量。目前在先进实验室对缺陷也只有原位低速实时监测功能，缺陷调控更无从谈起。因此，迫切需要监测皮秒至飞秒时间尺度内的超快变化过程，这不仅有利于对缺陷形成的微观机制进行有效分析，而且也使对缺陷进行反馈调控以得到高品质的薄膜成为可能。

目前对层状薄膜制造等微纳制造过程仅采用时间分辨上属于纳秒至皮秒的低速检测手段(RHEED，电子衍射仪)进行测量，因此，对于皮秒至飞秒时间尺度的缺陷形成及演变的超快过程的机理还不清晰，对缺陷进行反馈调控更无从谈起。此外，测量过程中RHEED装置的高能电子枪发射出来的大量电子脉冲流有可能对薄膜表面造成不定量的损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现缺陷自动调控的电子衍射仪，旨在用于解决现有的薄膜制造技术中难以对生长缺陷进行有效调控的问题。

本发明是这样实现的：