一種分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及材料生長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及基于分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展，各種高科技材料被應(yīng)用于航空工業(yè)、電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)等領(lǐng)域，同時(shí)，為了滿足不同領(lǐng)域的使用要求，判斷材料的特性也顯得尤為重要。傳統(tǒng)的材料監(jiān)測(cè)方法中，采用紅外高溫計(jì)、反射高能電子衍射儀(ref Iect1n high-energyelectron diffract1n，RHEED)、實(shí)時(shí)溫度測(cè)試儀(Bandit)等監(jiān)測(cè)設(shè)備無(wú)法對(duì)生長(zhǎng)材料的組份、表面粗糙度、折射率、吸收系數(shù)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)研宄，特別是對(duì)失配材料在生長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力演變過(guò)程，從而無(wú)法對(duì)材料生長(zhǎng)的參數(shù)作實(shí)時(shí)調(diào)整，使外延層材料的質(zhì)量無(wú)法提高。
[0003]目前，為了解決對(duì)材料生長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，國(guó)外的公司基于分子束外延技術(shù)研發(fā)了一種監(jiān)測(cè)裝置，分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)是使單晶材料生長(zhǎng)的一種方法，該監(jiān)測(cè)裝置主要由德國(guó)的Laytec公司和美國(guó)的KSA公生產(chǎn)、壟斷，而且都具有產(chǎn)品功能單一、價(jià)格昂貴的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置，解決材料在生長(zhǎng)過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)材料的組份、表面粗糙度、反射率、吸收系數(shù)等問(wèn)題，并降低實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成本。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案:
[0006]一種分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置，其中，包括激光光源模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和分子束外延腔體，所述分子束外延腔體內(nèi)設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)的樣品，所述激光光源模塊用于發(fā)射光束照射所述樣品，經(jīng)樣品反射后形成反射光束，被所述接收模塊接收，所述數(shù)據(jù)處理模塊與接收模塊連接，用于處理反射光束攜帶的信息。
[0007]進(jìn)一步地，所述激光光源模塊包括激光器、激光分束透鏡、準(zhǔn)直透鏡，所述激光器用于產(chǎn)生激光光束，激光光束經(jīng)過(guò)所述激光分束透鏡后形成陣列光束，陣列光束再經(jīng)過(guò)所述準(zhǔn)直透鏡形成平行光束。
[0008]進(jìn)一步地，所述分子束外延腔體設(shè)有入光口和出光口，所述入光口與所述激光光源模塊發(fā)射光束的位置對(duì)應(yīng)，所述出光口與接收模塊接收光束的位置對(duì)應(yīng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述接收模塊包括圖像傳感器和光電開關(guān)，所述光電開關(guān)用于控制所述圖像傳感器對(duì)所述樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0010]進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)部設(shè)置有信號(hào)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊用于分析反射光束的強(qiáng)度和光束位置變化以及原位應(yīng)力測(cè)量。
[0011]優(yōu)選地，激光器為紅光激光器，功率穩(wěn)定性小于5%。
[0012]優(yōu)選地，激光分束透鏡采用達(dá)曼光柵作為光束分束器件。
[0013]優(yōu)選地，準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部設(shè)有焦距調(diào)節(jié)模塊，用于調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光束點(diǎn)陣。
[0014]優(yōu)選地，所述圖像傳感器為高分辨率面陣的二維CCD，用于采集反射光束的強(qiáng)度和光束位置。
[0015]優(yōu)選地，所述光電開關(guān)為反射式光電開關(guān)，樣品上設(shè)置有用于控制樣品轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)，所述反射式光電開關(guān)用于隨所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)保持同步采集。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:
[0017]本實(shí)用新型提供的一種分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采集信息準(zhǔn)確、計(jì)算誤差小以及制造成本低的特點(diǎn)，同時(shí)，有效解決了國(guó)外產(chǎn)品中功能單一的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)樣品材料的多種信息監(jiān)測(cè)與計(jì)算，極大地滿足科研人員和本領(lǐng)域技術(shù)人員的使用需求。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了更好地闡述本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，以下結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]參閱圖1，本實(shí)用新型提供的一種分子束外延的材料生長(zhǎng)原位監(jiān)測(cè)裝置，包括激光光源模塊10、接收模塊20、數(shù)據(jù)處理模塊30和分子束外延腔體6，該分子束外延腔體6內(nèi)部設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)的樣品。其中，激光光源模塊10產(chǎn)生平行光束，從分子束外延腔體6的一端射入，照射樣品5，并在樣品5的表面反射形成反射光束，反射光束攜帶著樣品材料的信息從分子束腔體6的另一端射出，該反射光束被接收模塊20接收后，傳送至數(shù)據(jù)處理模塊30進(jìn)行分析，從而得到樣品5材料生長(zhǎng)的表面粗糙度、生長(zhǎng)速率、薄膜厚度、薄膜光學(xué)常數(shù)的信息。由于樣品5經(jīng)過(guò)分子束外延生長(zhǎng)后，樣品5材料的平整度發(fā)生變化，導(dǎo)致樣品5表面對(duì)平行光束的反射發(fā)生偏移，從而得到樣品5材料生長(zhǎng)后的信息。數(shù)據(jù)處理模塊30通過(guò)對(duì)反射光束強(qiáng)度和位置的變化進(jìn)行分析，即可計(jì)算得出分子束外延材料的質(zhì)量。
[0021]具體地，激光光源模塊10包括激光器11、激光分束透鏡12、準(zhǔn)直透鏡13。該激光器11設(shè)置于激光光源模塊10的內(nèi)部，用于產(chǎn)生單束激光光束，激光分束透鏡12為達(dá)曼光柵，用于對(duì)激光光束進(jìn)行分束，該激光光束經(jīng)過(guò)激光分束透鏡12后形成發(fā)散的陣列光束，發(fā)散的陣列光束再經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡13后形成平行光束。其中，激光光源模塊10還設(shè)有機(jī)械支架，激光器11、激光分束透鏡12和準(zhǔn)直透鏡13依次安裝于該機(jī)械支架上，使得激光器11、激光分束透鏡12和準(zhǔn)直透鏡13的光學(xué)中心在同一條直線上。需要說(shuō)明的是，激光光束被分束后，達(dá)曼光柵對(duì)激光光束進(jìn)行整形準(zhǔn)直處理，可以形成高質(zhì)量的陣列光束。
[0022]具體地，接收模塊20至少包括圖像傳感器21和光電開關(guān)22，該圖像傳感器為高分辨率面陣的二維CCD，通過(guò)光電開關(guān)22控制數(shù)據(jù)采集，用于將二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l信號(hào)并輸出。其中，采用多幀CCD，避免了 CCD采集速率低于樣品轉(zhuǎn)速的問(wèn)題，從而解決采集數(shù)據(jù)遺漏的問(wèn)題，同時(shí)，高分辨率面陣的二維CCD采集反射光束強(qiáng)度和光束位置時(shí)，不用附加器件和其他設(shè)備，降低該裝置的制造成本；該光電開關(guān)采用反射式光電開關(guān)，通過(guò)與樣品5上設(shè)置的用于控制樣品5轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)配合工作，該馬達(dá)裝有反射片，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)到任一工作位置時(shí)，反射片能夠反射激光光源模塊發(fā)射的平行光束，從而驅(qū)動(dòng)光電開關(guān)打開，保證圖像傳感器2