[发明专利]一种光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置及实现方法

权利要求书

1.一种光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，MOCVD系统为内部中空且密闭的反应腔，在反应腔内的底部设置加热盘，用于生长材料的衬底位于加热盘上；在反应腔外设置有多个独立的反应剂容器，针对不同的生长材料，各个反应剂容器内分别盛放相应的反应剂；每一个反应剂容器分别相应的对应一根独立的气体输送管道，各个反应剂容器分别通过多根独立的气体输送管道连接至反应腔内，在各根气体输送管道上分别设置阀门和流量计控制气体输送，其特征在于，所述光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置包括：光源、光束传输系统、MOCVD系统；其中，

光束传输系统包括外壳、光束传输光路、机械固定与位置调节装置、冷却装置和光束特性测量与监控装置；其中，外壳为内部中空且不透光的壳体；在外壳内设置有光束传输光路、机械固定与位置调节装置、冷却装置和光束特性测量与监控装置；在外壳的侧壁上分别开设有入光口和出光口，光源正对入光口，出光口正对MOCVD系统的入光窗口；光束传输光路设置在机械固定与位置调节装置上；光束特性测量与监控装置的采集端位于出光口前；

光束传输光路依次包括聚焦装置、分束装置、扩束装置和光路位置调节装置；

在MOCVD系统的反应腔的顶壁上设置入光窗口，光束通过入光窗口垂直入射至反应腔内的衬底表面；

光源发射出光束，光束中的光子能量与一种或多种反应剂分子的振动模式能量相匹配；光束通过外壳的入光口，进入光束传输系统的光束传输光路，经聚焦装置聚焦，由分束装置分束后经扩束装置调整成平行光，或者先经扩束装置调整成平行后由分束装置分束，经过光路位置调节装置调整光束的空间位置但光束的传输方向不变，从而控制光束通过外壳的出光口进入至MOCVD系统的入光窗口；通过机械固定与位置调节装置整体调整光束传输光路的位置，使得光束按照需求完全或者部分进入到MOCVD系统；通过冷却装置对光束传输光路进行降温；光束特性测量与监控装置检测光束的形状和光强分布，根据光束的形状和光强分布，通过调整光源的功率和光路传输系统，从而调整控制进入到MOCVD系统的光束的形状和光强分布；载气经过反应剂容器与反应剂混合后，携带反应剂分子通过气体输运管道进入到反应腔中，携带反应剂分子的载气平行流向衬底表面；进入至反应腔中的光束产生与一种或多种反应剂分子振动模式能量相匹配的光场，引起反应剂分子对光场能量的共振吸收，从而产生活性反应源，活性反应源输运到位于加热盘的衬底表面，实现光辅助的材料外延生长。

2.如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，其特征在于，所述光束特性测量与监控装置采用光电探测器，光电探测器的采集端设置在光束传输系统的出光口前。

3.如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，其特征在于，所述聚焦装置采用一个凹透镜和一个凸透镜的组合。

4.如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，其特征在于，所述分束装置包括一个衍射分束元件和凹透镜。

5.如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，其特征在于，所述扩束装置采用一个凹透镜和一个凸透镜组成的高斯光束扩束装置。

6.如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置，其特征在于，所述光路位置调节装置采用一对平行放置的反射镜，一对反射镜的角度联动调节。

7.一种如权利要求1所述的光辅助金属有机化合物化学气相沉积装置的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

1)光源发射出光束，光束中的光子能量与一种或多种反应剂分子振动模式能量相匹配；

2)光束通过外壳的入光口，进入光束传输系统的光束传输光路，经聚焦装置聚焦，由分束装置分束后经扩束装置调整成平行光，或者先经扩束装置调整成平行后由分束装置分束，经过光路位置调节装置调整光束的空间位置但光束的传输方向不变，从而控制光束通过外壳的出光口进入至MOCVD系统的入光窗口的位置；

3)通过机械固定与位置调节装置整体调整光束传输光路的位置，使得光束按照需求完全或者部分进入到MOCVD系统；通过冷却装置对光束传输光路的元件进行降温；光束特性测量与监控装置检测光束的形状和光强分布，根据光束的形状和光强分布，通过调整光源的功率和光路传输系统，从而调整控制进入到MOCVD系统的光束的形状和光强分布；

4)载气经过反应剂容器与反应剂混合后，携带反应剂分子通过气体输运管道进入到反应腔中；

5)进入至反应腔中的光束产生与一种或多种反应剂分子振动模式能量相匹配的光场，引起反应剂分子对光场能量的共振吸收，从而产生活性反应源，活性反应源输运到位于加热盘的衬底表面，实现光辅助的材料外延生长；

6)光束垂直照射至衬底表面，携带反应剂分子的载气平行流向衬底表面。