專利名稱：超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，特別是ー種C射線、g射線探測器用的多晶碘化汞厚膜的氣相沉積系統(tǒng)裝置，屬物理氣相沉積技術(shù)及核探測器制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碘化汞(HgI2)晶體是II 一 VI族化合物半導(dǎo)體，室溫下為紅色；其禁帶寬度大(約
2.13eV)、室溫下熱激發(fā)產(chǎn)生的載流子數(shù)目少；平均原子序數(shù)高、對X、Y射線有很高的阻止、電離效率高；是目前制作室溫半導(dǎo)體核輻射探測器的優(yōu)良材料，由于碘化汞單晶體生長成本高，而且不容易獲得大面積的單晶體，目前國際研究的熱點是對于碘化汞厚膜的生長。碘化汞厚膜的生長方法有(I)溶液法在不同溶劑的碘化汞飽和溶液中沉積碘化汞薄膜；
·[2]粘結(jié)劑法(particle-in-binder):用粘結(jié)劑將碘化萊粉末粘結(jié)在稱底上,然后除去粘結(jié)齊U。(3):物理氣相沉積法(PVD):在真空狀態(tài)下，受熱后碘化汞分子離開其表面，沉積在基片上。真空蒸發(fā)(vacuum evaporation)厚膜生長技術(shù)，又可稱為真空物理氣相沉積(vacuum physical vapour d印osition),就是在真空容器中把材料加熱到使大量的原子或分子離開其表面，并淀積在TFT基片上。到目前為止，在現(xiàn)有的真空鍍膜設(shè)備中，反應(yīng)室通常比較大，機構(gòu)比較復(fù)雜，不容易進行清潔操作，一個設(shè)備通常只用于ー種材料的蒸發(fā)，通用性較差。另外對源料的加熱，通常只采用金屬舟作為加熱介質(zhì)，溫度差比較大，對于蒸發(fā)溫度較低的物質(zhì)，不容易獲得均勻穩(wěn)定的溫度場，影響厚膜的質(zhì)量。特別是對于像碘化汞之類的熔點或升華溫度低于300攝氏度的半導(dǎo)體材料，厚膜生長エ藝對溫度的精確度要求較高。所以本制備系統(tǒng)采用水浴恒溫加熱槽很好解決了溫度差大的問題。真空系統(tǒng)中，由于背景氣壓低，大部分蒸發(fā)分子與殘余氣體分子不發(fā)生碰撞現(xiàn)象，而直接按直線到達基片。但是本創(chuàng)新型發(fā)明在加入超聲波之后，外加超聲波輔助可以給HgI2分子提供額外的能量，使得碘化汞厚膜的沉積可以在更低的溫度下進行，以減小所生長碘化汞厚膜的晶粒尺寸、降低襯底與碘化汞厚膜之間的應(yīng)力、同時加快厚膜的沉積速率，使多晶碘化汞厚膜表面致密性更好，(001)擇優(yōu)取向生長更明顯，獲得厚膜質(zhì)量高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、可重復(fù)使用、易于操作、襯底基片溫度可精確控制的物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置。本實用新型的又一目的是提供一種特別適合于碘化汞厚膜沉積的制備系統(tǒng)，井能獲得較大面積的探測器級碘化汞多晶厚膜。本實用新型是ー種超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，主要包括有真空室、厚膜沉積玻璃基片、基片溫度控制儀、真空抽氣泵、循環(huán)冷卻水管、源料蒸發(fā)管及其水浴加熱槽超聲波產(chǎn)生器；其特征在于真空室其上部設(shè)有磨砂石英頂蓋，下部連接有盛放膜原料物質(zhì)的蒸發(fā)管，在真空室的底部與蒸發(fā)管連接處的肩部形成一圓形腔體平臺，在該腔體平臺上面放有一中間開有圓孔的隔熱板，隔熱板上面設(shè)置有一沉積厚膜的TFT基片；膜原料物質(zhì)蒸發(fā)后即沉積于該基片的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的基片溫度控制儀緊貼于玻璃基片的上表面，實現(xiàn)平面接觸以對玻璃基片加熱；基片溫度控制儀上的熱電偶和加熱引線通過鎢絲引出，通過對程序的設(shè)定，可以實現(xiàn)溫度的自動控制；在真空室上部和磨砂石英頂蓋接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽，以防止漏氣，保持容器高真空狀態(tài)；在真空室中部設(shè)有真空抽氣ロ，該抽氣ロ與真空抽氣泵相連接；在靠近加熱板的上方的真空室的外壁周圍安裝有循環(huán)冷卻水管，以冷卻器壁；冷卻水管與外設(shè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放源料物質(zhì)的蒸發(fā)管放置于水浴中進行加熱，也可采用油浴方式。所述的膜原料物質(zhì)為多晶碘化汞粉末；膜原料物質(zhì)的溫度要求范圍為100 1200C ;加熱板的溫度要求范圍為100 130°C ;水浴槽加熱水浴溫度保持在80 90°C ;超聲波的頻率為40或59KHZ.;真空室真空度要求達到10_3 10_4Pa。本實用新型超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可重復(fù)使用，易于操作，生長腔體容易清潔，可實現(xiàn)對基片溫度的自動精確控制。而且系統(tǒng)密封操作簡單，無需進行玻璃密封操作。即可制備多晶碘化汞厚膜也能用于碘 化汞的提純。特別適合于制備射線探測器用的具有較大面積的碘化汞厚膜。本實用新型屬于真空蒸發(fā)厚膜生長領(lǐng)域，涉及熔點或升華溫度低于200攝氏度材料的厚膜的生長，特別是ー種作為X射線、Y射線探測器的碘化汞厚膜的生長系統(tǒng)，屬物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域。

圖I為本實用新型超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置的簡單結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標號分別代表如下I多晶CI-HgI2粉末、2水浴加熱槽、3厚膜蒸發(fā)管、4隔熱板、5基片、6循環(huán)冷卻水管、7真空抽氣泵、8磨砂石英頂蓋、9基片溫度控制儀、10真空室、11超聲波產(chǎn)生器。實施例參見圖1，本實用新型超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置主要包括有真空室10、厚膜沉積玻璃基片5、基板溫度控制儀9、真空抽氣泵7、循環(huán)冷卻水管6、膜原料蒸發(fā)管3及其水浴加熱槽2超聲波產(chǎn)生器11.(本附圖僅畫出裝置主體、各系統(tǒng)的外設(shè)或外圍設(shè)備系常規(guī)設(shè)備，故未畫出)。實施例本實用新型超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，主要包括有具有真空室10、沉積厚膜的TFT基片5、基片溫度控制儀9、真空抽氣泵7、循環(huán)冷卻水管6、膜原料蒸發(fā)管3及其水浴加熱槽2超聲波產(chǎn)生器11 :真空室10其上部設(shè)有磨砂石英頂蓋8，下部連接有盛放膜原料物質(zhì)多晶碘化汞粉末I的蒸發(fā)管3，在真空室10的底部與蒸發(fā)管3連接處的肩部形成一圓形腔體平臺，在該腔體平臺上面放有一中間開有圓孔的隔熱板4，隔熱板4上面設(shè)置有一沉積厚膜的TFT基片5 ;膜原料物質(zhì)I蒸發(fā)后即沉積于該基片5的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的基板溫度控制儀9緊貼于玻璃基片5的上表面，實現(xiàn)平面接觸以對玻璃基片5加熱；基板溫度控制儀9上的熱電偶和加熱弓I線通過鎢絲引出，通過對程序的設(shè)定，可以實現(xiàn)溫度的自動控制；在真空室10上部和磨砂石英頂蓋8接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽，以防止漏氣，保持容器高真空狀態(tài)；在真空室10中部設(shè)有真空抽氣ロ，該抽氣ロ與真空抽氣泵7相連接；在靠近加熱板的上方的真空室10的外壁周圍安裝有循環(huán)冷卻水管6,以冷卻器壁；冷卻水管6與外設(shè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放膜原料 物質(zhì)多晶碘化汞粉末I的蒸發(fā)管3放置于水浴中進行加熱。
權(quán)利要求1.超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，主要包括有真空室(10)、沉積厚膜的TFT基片(5)、基板溫度控制儀(9)、真空抽氣泵(7)、循環(huán)冷卻水管(6)、源料蒸發(fā)管(3)及其水浴加熱槽(2)超聲波產(chǎn)生器(11);其特征在于真空室(10)其上部設(shè)有磨砂石英頂蓋(8)，下部連接有盛放膜原料物質(zhì)(I)的蒸發(fā)管(3)，在真空室(10)的底部與蒸發(fā)管(3)連接處的肩部形成一圓形腔體平臺，在該腔體平臺上面放有一中間開有圓孔的隔熱板(4)，隔熱板(4)上面設(shè)置有一沉積厚膜的TFT基片(5);源料物質(zhì)(I)蒸發(fā)后即沉積于該基片(5 )的下表面上；接有熱電偶和加熱引線的基板溫度控制儀(9 )緊貼于玻璃基片(5 )的上表面，實現(xiàn)平面接觸以對玻璃基片(5 )加熱；基片溫度控制儀(9 )上的熱電偶和加熱引線通過鎢絲引出，通過對程序的設(shè)定，可以實現(xiàn)溫度的自動控制；在真空室(100上部和磨砂石英頂蓋8接合處設(shè)置有安放橡膠密封圈的凹槽，以防止漏氣，保持容器高真空狀態(tài)；在真空室(10)中部設(shè)有真空抽氣ロ，該抽氣ロ與真空抽氣泵(7)相連接；在靠近加熱板的上方的真空室(10)的外壁周圍安裝有循環(huán)冷卻水管(6)，以冷卻器壁；冷卻水管(6)與外設(shè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相連接；盛放膜原料物質(zhì)(I)的蒸發(fā)管(3)放置于水浴中進行加熱，也可采用油浴方式。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的膜原料物質(zhì)為多晶碘化汞粉末；該膜原料物質(zhì)的加熱溫度要求范圍為100 120°C，加熱板的溫度要求范圍為室溫100 130°C，水浴槽加熱水浴溫度保持在80 90°C，超聲波的頻率為40或59KHZ.;真空室真空度要求達到10_3 10_4Pa。
專利摘要本實用新型超聲波輔助下水浴真空物理氣相沉積厚膜的系統(tǒng)裝置，主要包括有具有真空室、沉積厚膜的TFT基片、基片溫度控制儀、真空抽氣泵、循環(huán)冷卻水管、膜原料蒸發(fā)管及其水浴加熱槽超聲波產(chǎn)生器。本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，可重復(fù)使用；特別適合于制備較大面積的探測器級碘化汞薄膜。本實用新型屬于真空蒸發(fā)厚膜生長領(lǐng)域，涉及熔點或升華溫度低于200攝氏度材料的厚膜的生長，特別是一種作為χ射線、γ射線探測器的碘化汞厚膜的生長系統(tǒng)，屬物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號C30B29/12GK202610310SQ20122011520
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者劉功龍, 史偉民, 呂燕芳, 廖陽, 楊偉光, 袁安東, 瞿曉雷 申請人:上海大學(xué)