[实用新型]一种超高温蒸发源

说明书

技术领域

本实用新型涉及超高真空设备的薄膜生长领域，特别涉及一种超高温蒸发源。

背景技术

真空镀膜技术被广泛应用于高温超导、新型半导体材料、超晶格新型器件、表面科学等领域。对于蒸镀的薄膜而言，其质量由蒸发源性能、超高真空度以及基板的温控和驱动决定。

当需要使用钛、铂、铀等高熔点材料，需要加热到超高的温度，如1800-2000℃才能获取所需的束流，而普通蒸发源用于此类超高温环境时会面临以下问题：1)普通蒸发源若采用单根螺旋的方式缠绕，无法自支撑，电流通过后会产生磁场进而影响材料蒸镀，常用的方式为将加热丝沿轴线方向往返穿设于带孔的陶瓷片上，可以消除磁场，并通过陶瓷片进行固定支撑，但在超高温环境中，陶瓷片会因高温而气化，加热丝也会变软变形无法工作；2)当温度超过1500℃后，包裹加热丝的陶瓷材料会与加热丝反应，或者因分解严重而形成气体；3)达到高温需要高电流，这需要较高的温度稳定性和精确性控制；4)较高的加热功率使腔体的热辐射加重，导致其内部放气增多，从而使系统真空度降低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种超高温蒸发源，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种超高温蒸发源，包括加热丝、坩埚、保温炉、降温模块；所述坩埚置于所述保温炉内部；所述加热丝包括第一加热段和第二加热段，所述第一加热段与所述第二加热段以双螺旋结构环绕于所述坩埚外；所述加热丝还包括支撑脚，所述支撑脚穿过所述降温模块向外延伸并接电，所述降温模块用于阻隔所述保温炉内部的热量沿所述支撑脚延伸方向向外部传递。

优选地，所述降温模块包括隔热层和冷却室，所述隔热层由两片或两片以上隔热片组成；所述隔热层设置于所述冷却室与所述坩埚之间，所述冷却室位于所述保温炉底部。

优选地，所述冷却室第二端设有排出管和输入管，所述超高温蒸发源还包括第一法兰，所述排出管与所述输入管均通过第一法兰固定以支撑所述冷却室。

优选地，所述第一法兰与所述降温模块之间设置有调节杆。

优选地，所述保温炉内设有第一坩埚支撑件和第二坩埚支撑件；所述坩埚第一端包括环形凸缘，所述第一坩埚支撑件上具有能与所述环形凸缘相契合的环形下凹部；所述第二坩埚支撑件包括坩埚托及支撑杆，所述坩埚第二端置于所述坩埚托上，所述支撑杆一端与所述坩埚托相连，所述支撑杆另一端插入但不穿透所示隔热层。

优选地，所述超高温蒸发源还包括绝缘管，所述绝缘管贯穿所述降温模块，所述支撑脚被插入所述绝缘管内，使之不与所述降温模块接触。

优选地，所述保温炉上设有进料口，所述加热丝顶部设置有位于所述保温炉进料口下方的限位片，所述限位片用于防止所述加热丝向所述进料口方向滑动。

优选地，所述超高温蒸发源还包括热电偶，所述热电偶第一端置于所述加热丝与所述坩埚托之间，所述热电偶第二端穿过所述降温模块向外延伸并接电。

优选地，所述加热丝的加热方式为电阻加热。

优选地，所述坩埚的材质为钽，所述第一坩埚支撑件材质为钽，所述第二坩埚支撑件材质为钨。

实施本实用新型的有益效果是：

1、加热丝采用对称双螺旋结构，具有两个支撑脚，拥有良好的支撑作用，另外加热丝产生的磁场可相互抵消，避免磁场对某些镀膜效果造成影响；

2、加热丝结构对称，且与坩埚之间等距，可让坩埚受热均匀；

3、加热丝和热电偶通过降温模块的部分以及后续向外延伸的部分被绝缘管包裹，可防止出现电流短路；

4、热电偶第一端置于加热丝与所述坩埚托之间，可精确测量坩埚的温度，从而有利于获得精确的束流强度；

5、降温模块包括隔热层和冷却室，可有效阻挡热量从保温炉内部沿热电偶和加热丝向外部的延伸区域传递，防止高温破坏保温炉外部的其它组件。

6、降温模块中的冷却工质采用闭路循环的方式流动，通过对冷却工质循环流动可增强冷却效果；

7、坩埚通过第一坩埚支撑件和第二坩埚支撑件固定，其中第二坩埚支撑件包括坩埚托及支撑杆，有利于部件的拆卸清理，而支撑杆将坩埚撑离隔热层有利于减弱其受到的热量；

8、在加热丝顶部与进料口之间设有限位片，一方面可防止加热丝向进料口滑移，另一方面可避免样品掉入保温炉中。

附图说明