基质辅助脉冲沉积外延系统排气系统

系统的超高真空成膜室是整个设备的心脏，其性能直接决定了所能制备薄膜的质量上限。我们的腔室采用SUS304不锈钢材质，经过精密焊接和严格的氦质谱检漏，确保其真空密封性。内表面经过电解抛光处理，这一工艺极大地减少了材料的表面积，降低了腔体壁在真空下吸附的气体分子数量以及在受热时的出气率，是实现并维持极高真空（<5E-8 Pa）的关键。在这样的环境下，气体分子的平均自由程远大于腔室的尺寸，使得从靶材飞出的等离子体羽辉（Plume）能够几乎无碰撞地直达基板，同时也保证了沉积前基板表面可以长时间保持原子级别的清洁。脉冲激光透过石英窗产生高能等离子体羽辉。基质辅助脉冲沉积外延系统排气系统

真空度抽不上去或抽速缓慢是常见的故障之一。排查应遵循由外到内、由简到繁的原则。首先，检查前级干式机械泵的出口压力是否正常，以确认其工作能力。其次，检查所有真空阀门（尤其是粗抽阀和高真空阀）的开启状态是否正确。然后，考虑进行氦质谱检漏，重点检查近期动过的法兰密封面、电极引入端和观察窗。如果无漏气，则问题可能源于腔体内部放气，比如更换靶材或样品后腔体暴露大气时间过长，内壁吸附了大量水汽，需要延长烘烤和抽气时间。也有可能是分子泵性能下降，需要专业检修。全自动外延系统夹具全自动分子束外延生长系统与该 PLD 系统协同，实现高效制备。

多腔室协同工作在提高生产效率和实现复杂结构生长方面优势明显。在生产效率上，不同腔室可同时进行不同的操作，如预处理室对下一批样品进行预处理时，生长室可进行当前样品的薄膜生长，分析室对已生长的样品进行分析，较大的缩短了整个实验周期。在实现复杂结构生长方面，以制备具有多层异质结构的薄膜为例，可在不同腔室中分别生长不同的材料层，每个腔室都能为相应材料层的生长提供较适宜的环境和工艺条件，从而精确控制各层的生长质量和界面特性，从而实现高质量的复杂结构生长，满足科研和工业对高性能材料的需求。

在设备使用过程中，可能会出现多种故障现象。真空度异常是较为常见的问题，若真空度无法达到设备要求的基本压力范围，即从5×10⁻¹⁰至5×10⁻¹¹mbar，可能是真空泵故障，如真空泵油不足、泵内零件磨损等，导致抽吸能力下降；也可能是真空管道存在泄漏，如管道连接处密封不严、管道有破损等，使空气进入真空系统。温度控制不稳定也时有发生，当温度波动较大，无法稳定在设定值时，可能是加热元件损坏，如固体SiC加热元件出现裂纹或老化，影响加热效率；或者是温度传感器故障，无法准确测量温度，导致控制系统误判，不能正确调节加热功率。沉积速率异常也是常见故障，若沉积速率过快或过慢，与设定值偏差较大，可能是蒸发源故障，如蒸发源温度不稳定，导致材料蒸发速率异常；或者是分子束流量控制装置出现问题，无法精确控制分子束的流量，进而影响沉积速率。PLC与相应软件实现沉积工艺全流程自动化控制。

压力也是重要参数之一，设备可在不同的压力环境下工作。低压环境有助于薄膜的结晶，但会增加薄膜的表面粗糙度和缺陷；高压环境则有助于保持沉积粒子的高速度，从而形成平整、致密的薄膜，但可能会降低薄膜的结晶度。在沉积超导薄膜时，通常需要在较低的压力下进行，以获得高结晶度的薄膜，满足超导性能的要求；而在沉积一些对表面平整度要求较高的薄膜时，可能需要适当提高压力。激光能量同样需要精确控制，它决定了靶材被蒸发和溅射的程度。较高的激光能量会使靶材蒸发速率加快，但也可能导致等离子体羽状物的能量过高，对薄膜的质量产生不利影响。在实际操作中，要根据靶材的性质和薄膜的要求，通过调节激光器的参数来控制激光能量。百叶窗控制蒸发源启闭，避免交叉污染。基质辅助脉冲沉积外延系统排气系统

系统提供选配的基板刻蚀与预处理功能。基质辅助脉冲沉积外延系统排气系统

在制备多元化金属/氧化物异质结时，系统的六靶位自动切换功能展现出巨大优势。例如，在研究磁阻或铁电隧道结时，研究人员可以预先装载金属靶（如钴、铁）、氧化物靶（如MgO、BaTiO3）等。在一次真空循环中，系统可依次沉积底电极金属、功能氧化物层和顶电极金属，形成一个完整的器件结构。整个过程在超高真空下完成，确保了各层界面原子级别的洁净度，避免了大气污染导致的界面氧化或退化，这对于研究界面的本征物理性质（如自旋注入、电子隧穿效应）至关重要。基质辅助脉冲沉积外延系统排气系统

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