合薄膜的厚度，表面粗糙度、能帶隙或電阻率中的一個(gè)或多個(gè)。例如組合薄膜表征裝置為執(zhí)行X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)熒光(XRF)、X射線(xiàn)反射率(XRR)、俄歇電子光譜、透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、拉曼光譜、質(zhì)譜測(cè)量、光致發(fā)光光譜、角分辨光電子能譜裝置、霍爾測(cè)量裝置、熱輸運(yùn)測(cè)量裝置、SQUID、光電導(dǎo)測(cè)量裝置和電子態(tài)表征裝置學(xué)中任何技術(shù)的裝置。在本實(shí)施例中，表征腔130中的組合薄膜表征裝置為角分辨光電子能譜裝置，表征腔140中的組合薄膜表征裝置為原子力顯微鏡。表征腔130和表征腔140分別設(shè)有真空栗，用于抽真空。
[0029]中轉(zhuǎn)腔110通過(guò)管道連接生長(zhǎng)腔120，管道上設(shè)有閥門(mén)181。中轉(zhuǎn)腔110通過(guò)管道連接表征腔130，管道上設(shè)有閥門(mén)182。中轉(zhuǎn)腔110通過(guò)管道連接表征腔140，管道上設(shè)有閥門(mén)183。中轉(zhuǎn)腔110通過(guò)管道連接準(zhǔn)備腔160，管道上設(shè)有閥門(mén)184。中轉(zhuǎn)腔將準(zhǔn)備腔、生長(zhǎng)腔和表征腔等聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)真空互聯(lián)。
[0030]機(jī)械臂用于在所述中轉(zhuǎn)腔、表征腔以及生長(zhǎng)腔之間傳遞樣品。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)腔的主視圖，如圖2所示，中轉(zhuǎn)腔的腔體側(cè)壁上設(shè)有分別與生長(zhǎng)腔120、表征腔130、表征腔140和準(zhǔn)備腔160對(duì)應(yīng)的互聯(lián)接口 111。在中轉(zhuǎn)腔的腔體的上壁中央設(shè)有安裝口 113，在中轉(zhuǎn)腔的腔體的上壁還設(shè)有若干觀察口 114，觀察口用于觀察中轉(zhuǎn)腔內(nèi)的狀態(tài)。在中轉(zhuǎn)腔的腔體側(cè)壁上設(shè)有若干預(yù)留口 112，用于連接預(yù)備腔，從而實(shí)現(xiàn)樣品在保持一定真空度的情況下傳遞到預(yù)備腔，進(jìn)行其它準(zhǔn)原位的測(cè)量。優(yōu)選地，中轉(zhuǎn)腔還設(shè)有真空規(guī)用于測(cè)量腔內(nèi)的真空度。
[0032]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)的機(jī)械臂的示意性結(jié)構(gòu)圖。機(jī)械臂包括第一臂151、第二臂152、動(dòng)力裝置154以及操作端153。
[0033]動(dòng)力裝置154安裝在中轉(zhuǎn)腔的安裝口 113處，用于產(chǎn)生第一臂151和第二臂152的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
[0034]第一臂151可以以第一方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)，具有360度的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。第一方向?yàn)榇怪庇谥修D(zhuǎn)腔110的上壁的方向。第一臂151的第一端連接動(dòng)力裝置154，第二端連接第二臂152的第一端
[0035]第二臂152連接第一臂151，第二臂152可以沿著第二方向伸縮，使得位于第二臂152的第二端的操作端進(jìn)入到生長(zhǎng)腔120、表征腔130、表征腔140、準(zhǔn)備腔160和進(jìn)樣腔150中的一個(gè)。其中，第二方向垂直于第一方向。操作端153為鏟狀，可以托起靶材和基片等。
[0036]在操作過(guò)程中，首先機(jī)械臂復(fù)位，操作端位于中轉(zhuǎn)腔110內(nèi)，關(guān)閉閥門(mén)181至閥門(mén)185，將生長(zhǎng)腔120、表征腔130、表征腔140、中轉(zhuǎn)腔110以及準(zhǔn)備腔160抽真空。
[0037]進(jìn)一步，將靶材和基片放入進(jìn)樣腔150，并抽真空。
[0038]進(jìn)一步，打開(kāi)閥門(mén)185、閥門(mén)184以及閥門(mén)181，機(jī)械臂托起靶材并將靶材輸送到生長(zhǎng)腔120中的預(yù)定位置。
[0039]進(jìn)一步，機(jī)械臂托起基片，并將基片輸送到準(zhǔn)備腔160的預(yù)定位置。
[0040]進(jìn)一步，關(guān)閉閥門(mén)185、閥門(mén)184以及閥門(mén)181，準(zhǔn)備腔160中的基片清潔裝置清潔基片的表面。
[0041]進(jìn)一步，打開(kāi)閥門(mén)184和閥門(mén)181，機(jī)械臂托起基片，并將基片輸送到生長(zhǎng)腔120的預(yù)定位置。
[0042]進(jìn)一步，關(guān)閉閥門(mén)184和閥門(mén)181，通過(guò)組合薄膜生長(zhǎng)裝置在基片上進(jìn)行組合薄膜的生長(zhǎng)。
[0043]進(jìn)一步，打開(kāi)閥門(mén)181和閥門(mén)182，機(jī)械臂托起基片并送入表征腔130的預(yù)定位置。
[0044]進(jìn)一步，關(guān)閉閥門(mén)181和閥門(mén)182，對(duì)基片上的組合薄膜進(jìn)行第一種測(cè)量表征。
[0045]進(jìn)一步，打開(kāi)閥門(mén)182和閥門(mén)183，機(jī)械臂托起基片并送入表征腔140的預(yù)定位置。
[0046]進(jìn)一步，關(guān)閉閥門(mén)182和閥門(mén)183，對(duì)基片上的組合薄膜進(jìn)行第二種測(cè)量表征。
[0047]如果在生長(zhǎng)過(guò)程中需要更換靶材和/或基片，只需打開(kāi)進(jìn)樣腔150并重新抽真空，其他腔都保持真空狀態(tài)，不與外界大氣環(huán)境接觸。采用小體積的進(jìn)樣腔150可以提高了組合薄膜生長(zhǎng)的效率。
[0048]本發(fā)明的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)通過(guò)中轉(zhuǎn)腔將準(zhǔn)備腔、生長(zhǎng)腔和表征腔等聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)真空互聯(lián)。該系統(tǒng)在生長(zhǎng)腔中生長(zhǎng)連續(xù)梯度組分薄膜，然后通過(guò)中轉(zhuǎn)腔分別傳遞到各表征腔對(duì)樣品的電子態(tài)進(jìn)行原位表征，同時(shí)該系統(tǒng)也可以獨(dú)立進(jìn)行該系統(tǒng)包含的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了薄膜樣品的生長(zhǎng)以及原位表征，提尚了效率。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，包括: 生長(zhǎng)腔，所述生長(zhǎng)腔中設(shè)有組合薄膜生長(zhǎng)裝置，用于在基片上生長(zhǎng)組合薄膜； 至少一個(gè)表征腔，所述表征腔中設(shè)有組合薄膜表征裝置； 準(zhǔn)備腔，用于對(duì)所述基片進(jìn)行預(yù)處理； 中轉(zhuǎn)腔，所述中轉(zhuǎn)腔同生長(zhǎng)腔、表征腔以及準(zhǔn)備腔之間分別通過(guò)管道連接，所述管道設(shè)有閥門(mén)； 機(jī)械臂，用于在所述中轉(zhuǎn)腔、表征腔以及生長(zhǎng)腔之間傳遞樣品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，其中，所述組合薄膜生長(zhǎng)裝置選自脈沖激光沉積裝置、磁控濺射裝置以及分子束外延裝置之一。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，其中，所述分子束外延裝置采用激光轟擊靶材或者采用蒸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)原子層生長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，其中，所述表征裝置選自?huà)呙杼结橈@微鏡、角分辨光電子能譜裝置、霍爾測(cè)量裝置、熱輸運(yùn)測(cè)量裝置、光電導(dǎo)測(cè)量裝置和電子態(tài)表征裝置之一。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，其中，所述機(jī)械臂包括: 以第一方向?yàn)檩S的360度自由旋轉(zhuǎn)度的第一臂； 沿第二方向伸縮的第二臂，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，其中，所述組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)還包括進(jìn)樣腔，所述進(jìn)樣腔通過(guò)管道連接所述準(zhǔn)備腔，所述管道設(shè)有閥門(mén)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合薄膜制造及原位表征系統(tǒng)，其中，在至少一個(gè)工作狀態(tài)中，所述中轉(zhuǎn)腔與所述生長(zhǎng)腔、所述至少一個(gè)表征腔和所述準(zhǔn)備腔中的兩個(gè)腔室真空互聯(lián)，使得可以經(jīng)由所述中轉(zhuǎn)腔在所述兩個(gè)腔室之間轉(zhuǎn)移樣品。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合薄膜制造及原位表征系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)樣腔是唯一可以暴露于大氣環(huán)境的腔室。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制造及原位表征系統(tǒng)，其中，所述生長(zhǎng)腔用于生長(zhǎng)連續(xù)梯度組分薄膜。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合薄膜制造及原位表征系統(tǒng)，其中，組合薄膜樣品和測(cè)量探針在所述準(zhǔn)備腔中進(jìn)行預(yù)處理。
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種組合薄膜制備及原位表征系統(tǒng)，包括：生長(zhǎng)腔，所述生長(zhǎng)腔中設(shè)有組合薄膜生長(zhǎng)裝置，用于在基片上生長(zhǎng)組合薄膜；至少一個(gè)表征腔，所述表征腔中設(shè)有組合薄膜表征裝置；準(zhǔn)備腔，用于對(duì)所述基片、樣品以及測(cè)試探針進(jìn)行預(yù)處理；中轉(zhuǎn)腔，所述中轉(zhuǎn)腔同生長(zhǎng)腔、表征腔以及準(zhǔn)備腔之間分別通過(guò)管道連接，所述管道設(shè)有閥門(mén)；機(jī)械臂，用于在所述中轉(zhuǎn)腔、表征腔以及生長(zhǎng)腔之間傳遞樣品。該系統(tǒng)復(fù)用中轉(zhuǎn)腔實(shí)現(xiàn)不同腔室之間的真空互聯(lián)，從而可以實(shí)現(xiàn)原位表征和準(zhǔn)原位表征。
【IPC分類(lèi)】C23C14/24, C23C14/35, C23C14/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105132864
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510446068
【發(fā)明人】郇慶, 何格, 袁潔, 金魁, 劉利
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院物理研究所
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日