[实用新型]脉冲激光沉积系统

说明书

本实用新型提供一种脉冲激光沉积系统，该系统包括真空室、衬底承载架、非平衡磁极辅助靶、激光器和光路系统，其中衬底承载架设置在真空室的下侧，非平衡磁极辅助靶设置在真空室内且其面向真空室内侧的一面上设置有至少一对磁极且在该对磁极之间形成有非平衡磁场，在该对磁极之间设置有靶材，激光器产生的激光束通过光路系统聚焦至所述靶材表面，以在靶材上产生烧蚀等离子体，烧蚀等离子体在非平衡磁场的作用下做进一步电离并均匀分布至靶材表面。通过本实用新型，可以有效解决激光沉积薄膜的厚度及成分的均匀性。

技术领域

本实用新型属于氮化物、碳化物及氧化物薄膜/涂层制备技术领域，具体涉及一种脉冲激光沉积系统。

背景技术

脉冲激光沉积技术(Pulsed Laser Deposition，PLD)是目前制备铁电、半导体、电解质及金刚石等薄膜的重要技术之一。该技术具有可以制备成分复杂、熔点高及硬度大的薄膜等优点。脉冲激光沉积技术的基本原理是将脉冲激光器产生的高功率脉冲激光束聚焦到靶材表面，瞬间产生高温高压等离子体，所产生的等离子体定向局域绝热膨胀、发射，并沉积到衬底上而形成薄膜。

随着对薄膜制备技术要求的提高，采用PLD制备的薄膜也存在着一些急需解决的问题：如，由于激光束斑小，等离子体区域集中于靶材被烧蚀的区域前面，直接造成沉积薄膜的厚度和成分的不均匀，并进而影响制备薄膜的性能。虽然用控制系统移动靶材或基片、控制激光斑点在靶材表面扫描在一定程度上改善薄膜的质量，但系统稳定性和复杂性也带来了新的问题。而且，在通常情况下激光聚焦束斑在靶材上刻蚀形成的微柱会导致羽辉偏向入射激光的方向，严重影响薄膜厚度以及成分的均匀性。

实用新型内容

本实用新型提供一种脉冲激光沉积系统，以解决目前脉冲激光沉积技术制备出的薄膜均匀性较差的问题。

本实用新型提供了一种脉冲激光沉积系统，包括真空室、衬底承载架、非平衡磁极辅助靶、激光器和光路系统，其中所述衬底承载架和所述非平衡磁极辅助靶相对设置在所述真空室内，所述非平衡磁极辅助靶面向所述真空室内侧的一面上设置有至少一对磁极且在该对磁极之间形成有非平衡磁场，在该对磁极之间设置有靶材，所述激光器产生的激光通过所述光路系统聚焦至所述靶材表面，以在所述靶材上产生烧蚀等离子体，所述烧蚀等离子体在所述非平衡磁场的作用下做进一步电离并均匀分布至所述靶材表面。

在一种可选的实现方式中，所述系统还包括等离子体发生器，所述等离子体发生器与所述真空室连通，用于对注入其内的气体进行等离子体化，并将所述气体的等离子体输送至所述真空室内。

在另一种可选的实现方式中，所述衬底承载架为偏置电极，所述偏置电极用于承载衬底，并与偏置电源连接，以在所述偏置电极上形成电场，以吸引等离子体轰击到衬底上。

在另一种可选的实现方式中，所述衬底承载架还通过旋转轴与旋转装置连接，以使所述旋转装置带动所述偏置电极转动。

在另一种可选的实现方式中，所述系统还包括温控系统，用于对所述真空室内的温度进行控制。

在另一种可选的实现方式中，所述非平衡磁极辅助靶包括靶座和磁轭，在所述靶座面向所述真空室内的一侧上设置有所述靶材，在所述靶座内埋设有相对于所述靶材对称设置的至少一对磁极，该对磁极的极性相反且磁场强度不同。

在另一种可选的实现方式中，所述非平衡磁极辅助靶还包括导磁板，该导磁板分设于至少一对磁极的两侧，且相对于所述靶材对称设置。

在另一种可选的实现方式中所述靶座内设置有位于所述靶材下方的冷却水池。

本实用新型的有益效果是：