专利名称：带有匀温－隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种衬底加热系统，尤指一种制备氧化物薄膜用衬底加热系统。
背景技术：
近几年来，氧化物薄膜及其器件的研究取得了突飞猛进的发展，许多器件和子系统已走出实验室进入实际应用领域。目前，数千台移动通信用高温超导微波滤波器接收机前端已经开始在商业通信网络中运转。高温超导薄膜是制备高温超导微波器件的前提条件之一(特别是直径为2英寸以上的高质量双面高温超导薄膜)，而衬底加热系统是制备氧化物薄膜的装置中的关键部件之一。在多种氧化物薄膜如高温超导薄膜、巨磁阻薄膜和铁电薄膜等的制备过程中，衬底需要加热到750-800℃，而且在薄膜生长过程中，需要有压强足够高的氧气，高氧压强和高温给衬底加热系统的设计和材质的选择提出了一个很大的难题。
为了避免氧化问题，K.H.Wu等人采用二氧化碳激光器给衬底加热(K.H.Wu，C.L.Lee，J.Y.Juang，T.M.Uen，Y.S.Gou，Appl.Phys.Lett.，vol.58，no.10，1991，p.1089)，而S.R.Foltyn等人则采用三个石英灯给衬底加热的方式(S.R.Foltyn，R.E.Muenchausen，R.C.Dye，X.D.Wu，L.Luo，andD.W.Cooke，Appl.Phys.Lett.，vol.59，no.11，1991，p.1374)。前者要求激光器具有较高功率，激光束截面上能量分布要均匀，导致设备成本较高；后者要求在衬底上各点的光通量分布均匀，给设计带来很大困难，在实际应用中很难达到温度均匀度的要求。单晶硅加热器(专利号ZL95224595.7)具有高温下变形小等诸多优点，但也仍然存在抗破坏性差、成本高等缺点，同时大面积的单晶硅加热器要达到温度均匀也很困难。
另外，在现有的衬底加热器中，其表面材料大多为不锈钢或高温合金钢，尽管与其它材料相比，这些材料具有一定的抗高温、抗氧化性能，但是在750-1000℃的高温和高压氧气氛中仍然会被氧化，并释放一些杂质，这些杂质会使已沉积的薄膜受到污染，特别在制备双面高温超导薄膜的第二面时，第一面薄膜要直接近距离面对这些已被氧化的材料，会受到它们释放出的杂质的污染，严重降低第一面薄膜的质量。
实用新型内容针对上述现状，本实用新型的目的在于提供一种能使衬底温度的均匀度提高、降低对薄膜的污染、尤其可提高大面积双面薄膜两面的品质一致性的简单易行、成本低的带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统。
为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案为一种带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，包括发热组件、匀温隔离组件、衬底及衬底定位组件；发热组件及衬底分设于匀温隔离组件两侧，衬底定位组件将衬底固定于匀温隔离组件上。
进一步，所述发热组件、匀温隔离组件及衬底定位组件均为圆形结构，所述匀温隔离组件及衬底均可绕系统中心轴旋转。
进一步，所述发热组件及匀温隔离组件的直径均大于衬底的直径。
进一步，所述匀温隔离组件由高纯度单晶硅制成。
采用上述结构后，由于本实用新型的发热组件和衬底之间设有匀温隔离组件，在匀温隔离组件的作用下，使衬底温度的均匀度提高，可以降低发热组件的功率及对发热组件温度均匀度的要求；并且匀温隔离组件将衬底与发热组件隔开，还可防止处于高温的发热组件挥发出的杂质落到衬底上，减少对已沉积的薄膜的污染，而且该装置简单易行、成本低，适合于多种制备氧化物薄膜的设备。
图1为本实用新型的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型，带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统包括发热组件1、匀温隔离组件2、衬底3及衬底定位组件4；发热组件1及衬底3分设于匀温隔离组件2两侧，并且衬底定位组件4将衬底3固定于匀温隔离组件2上；发热组件1可由加热丝、炉体组成，并由温度控制器控制其温度；匀温隔离组件2由高纯度单晶硅加工而成；衬底3可采用(100)取向、厚度为0.5毫米的LaAlO3单晶片，双面抛光成光学平面，或依所需制备的氧化物薄膜的要求而选用其它单晶片；衬底定位组件4用高温合金钢制成，用于将衬底3固定在匀温隔离组件2上。该发热组件1为系统提供热源，使衬底3的温度升高，而匀温隔离组件2使衬底3温度的均匀度提高，降低了发热组件的功率及对发热组件温度均匀度的要求，并且将衬底与发热组件隔离，防止处于更高温度的发热组件挥发出的杂质落到衬底3上，减少对已沉积薄膜的污染，这一点对制备双面薄膜至关重要。高纯度单晶硅的导热率高、耐高温、抗氧化、在高温和氧气氛中极少释放杂质，用于匀温隔离组件2可使衬底3受热均匀并且有效防止发热组件挥发出的杂质落到衬底3上。
发热组件1、匀温隔离组件2及衬底定位组件4均为圆形结构，并且匀温隔离组件2、衬底3及衬底定位组件4均可绕加热系统的中心轴旋转，以进一步提高衬底温度均匀性，而且使薄膜的厚度及成分在同一圆周上的一致性也得到了保证。另外，发热组件1、匀温隔离组件2的直径均大于衬底3的直径，三者的面积比例要适当，以达到降低发热组件1内部温度，提高衬底温度均匀度的目的。
在使用过程中，衬底3采用直径2英寸、(100)取向、厚度为0.5毫米的LaAlO3单晶片，双面抛光成光学平面，衬底定位组件4用高温合金钢制成，匀温隔离组件2由高纯度单晶硅加工而成，用脉冲激光法制备钇钡铜氧高温超导薄膜，激光束为XeCl准分子激光，波长308nm。在钇钡铜氧烧结靶上激光脉冲能量密度为1-5J/平方厘米，重复频率为6Hz。用红外测温仪测定衬底表面温度，使其保持在800℃左右。匀温隔离组件2、衬底3、衬底定位组件4绕本加热系统中心轴转动。氧气压强保持在10-100Pa之间，沉积110分钟。所制备的双面钇钡铜氧高温超导薄膜两面零电阻临界温度均高于90K，77K温度时的临界电流密度高于1MA/平方厘米，微波表面电阻Rs(77K，10GHz)，第一面为360微欧，第二面为450微欧，属于高质量的大面积双面高温超导薄膜。
另外，在使用过程中，衬底及加热组件、匀温隔离组件的直径可根据所需制备的高温超导薄膜的直径而确定。
权利要求1.一种带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，其特征在于包括发热组件、匀温隔离组件、衬底及衬底定位组件；发热组件及衬底分设于匀温隔离组件两侧，衬底定位组件将衬底固定于匀温隔离组件上。
2.如权利要求1所述的带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，其特征在于所述发热组件、匀温隔离组件及衬底定位组件均为圆形结构，所述匀温隔离组件及衬底均可绕系统中心轴旋转。
3.如权利要求2所述的带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，其特征在于所述发热组件及匀温隔离组件的直径均大于衬底的直径。
4.如权利要求3所述的带有匀温-隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，其特征在于所述匀温隔离组件由高纯度单晶硅制成。
专利摘要本实用新型公开了一种带有匀温－隔离组件的制备氧化物薄膜用衬底加热系统，该系统包括发热组件、匀温隔离组件、衬底及衬底定位组件；发热组件及衬底分设于匀温隔离组件两侧，衬底定位组件将衬底固定于匀温隔离组件上。采用上述结构后，由于本实用新型的发热组件和衬底之间设有匀温隔离组件，在匀温隔离组件的作用下，使衬底温度的均匀度提高，可以降低对发热组件温度均匀度的要求；并且匀温隔离组件将衬底与发热组件隔开，还可防止处于高温的发热组件挥发出的杂质落到衬底上，减少对已沉积的薄膜的污染，而且该装置简单易行、成本低，适合于多种制备氧化物薄膜的设备。
文档编号C23C14/08GK2751033SQ200420122208
公开日2006年1月11日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者王瑞兰, 郑东宁, 李宏成, 田海燕 申请人:中国科学院物理研究所