一种用于薄膜生长的超高真空腔体的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于真空腔体机械【技术领域】，具体为一种用于薄膜生长的超高真空腔体。其主体为一个由正方体切割去八个顶角而形成，其内部作球形掏空，构成用于薄膜生长的腔体内壁；正方体的六个方形面上分别设有大法兰接口，与腔体内壁贯穿连通；每一个截面上设有小法兰接口，与腔体内壁贯穿连通。本实用新型，内部基于球形腔体内壁表面积小、一体加工而成无焊接口的特殊设计，有效提高了该超高真空腔体的极限真空度,一般机械泵结合300L/s抽速的分子泵，极限真空度可进入10-11mbar,预留法兰接口能满足绝大部分分子束外延薄膜生长的需求，具有极限真空度高、轻巧方便、空间利用率高等优点。
【专利说明】一种用于薄膜生长的超高真空腔体
【技术领域】
[0001]本实用新型属于真空腔体机械【技术领域】，具体涉及一种用于薄膜生长的超高真空腔体。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展和进步，薄膜材料已是材料学领域中的一个重要分支，它涉及物理、化学、电子学、冶金学等方面都有着特殊的应用。伴随而来，进两年在科研领域中，利用分子束外延手段生长各类薄膜材料进行研究也越来越受到科研工作者的关注。目前普通的分子束外延实验设备的腔体普遍都具有多个安装蒸发源的接口，用于实现不同元素的同时沉积生长。但如果生长一些高蒸发气压的元素(如砷、锡等)，会使整个腔体内壁受到污染，从而导致原子层面生长的薄膜材料中都混入了腔壁上的这些杂质元素。因此，对可能会对分子束外延设备产生污染的元素，使用单独的小型腔体进行薄膜的生长就显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种小巧轻便、极限真空度好、空间占用率少的用于薄膜生长的超高真空腔体。
[0004]本实用新型所提供的用于薄膜生长的超高真空腔体，其主体为一截角十四面体1，该截角十四面体I由一正方体切割去八个顶角而形成，每一个顶角切割后形成的截面2相同；立方体内部作球形掏空，构成了用于薄膜生长的超高真空腔体内壁4 ;
[0005]所述正方体包括六个方形面3，每一个方形面3上分别设有大法兰接口 5，与超高真空腔体内壁4贯穿连通；
[0006]所述截面2有八个，每一个截面2上设有小法兰接口 6，与超高真空腔体内壁4贯穿连通。
[0007]本实用新型中，所述大法兰接口 5和小法兰接口 6均包括数个固定螺纹孔7，一个铜垫圈密封刀8 口和一个氦气检漏口 9。
[0008]本实用新型中，所述大法兰接口 5采用CF100法兰规格，所述小法兰接口 6采用CF40法兰规格。
[0009]本实用新型中，所述截面2为等边三角形。
[0010]本实用新型中，立方体材质采用高纯度钛金属，具有质量轻、材质放气率小等特点。
[0011 ] 本实用新型中，考虑到分子束外延设备腔体所需安装接口的数目以及腔体本身的空间占有率，所述立方体主要是基于边长为200mnT250mm的正方体进行进一步的加工，立方体内部掏空的球形半径为90mnT95mm之间，所述正方体切割去的八个顶角，均为棱长相等的四面体，棱长为92.δmmδπιπι。
[0012]本实用新型中，截角十四面体中的各个尺寸可以根据实际对应的设备及要求调難
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[0013]本实用新型中，该超高真空腔体内部，基于球形腔体内壁表面积小、一体加工而成无焊接口的特殊设计，有效提高了该超高真空腔体的极限真空度，一般机械泵结合300L/s抽速的分子泵，极限真空度可进入10_nmbar。且超高真空腔体预留了数个法兰接口，能满足绝大部分分子束外延薄膜生长的需求，尤其是作为一个小型的分子束外延薄膜生长的腔体，可以很好地用于生长易污染腔体的元素。由于采用球形腔体内壁的设计，减小了与真空内部环境接触的表面积，大大降低了材质的放气量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的整体结构图示。
[0015]图2为本实用新型的内部结构图示。
[0016]图中标号:1为截角十四面体,2为截面，3为方形面，4为超高真空腔体内壁，5为大法兰接口，6为小法兰接口，7为固定螺纹孔，8为铜垫圈密封刀口，9为氦气检漏口。
【具体实施方式】
[0017]为了更好的理解本实用新型的上述目的，下文将结合附图，详细叙述本实用新型。
[0018]本实用新型中，所述超高真空腔体是基于200mmX 200mmX 200mm的正方体一体加工而成，内部采取半径为90mm的球形掏空，构成了用于薄膜生长的超高真空腔体内壁；所述球形腔体内壁的设计目的是为了减小腔体内部与真空内部环境的接触表面积，从而有效降低材质的放气量。
[0019]正方体的六个面上，分别加工有一个标准的CF100法兰接口，并与超高真空腔体内壁贯穿相连；所述CF100法兰接口主要包括固定M8螺纹孔，CF100铜垫圈密封刀口，CF100氦气检漏口。所述氦气检漏口用于专门的腔体检漏。氦气是密度最小的非活性气体，具有很强的扩散能力，一般的检漏步骤是往氦气检漏口喷入氦气，通过腔体本身安装的残余气体分析器或氦气质谱相关的检测器，判断出有漏的接口。
[0020]所述预留的六个CF100法兰接口，可以安装用于分子束外延薄膜生长系统的样品操作台、抽速为300L/S的分子泵、I个与另外腔体连接口、I个观察视窗口、2个密封盲板等。其中所安装的300L/S的分子泵用于对本实用新型进行抽真空，测试结果显示极限真空度可进入10 nmbar。
[0021]正方体的八个顶角上，分别截掉一个棱长为92.5mm的四面体，在每个截面处加工一个CF40法兰接口，CF40法兰接口与超高真空腔体内壁贯穿相连；所述CF40法兰接口主要包括固定M6螺纹孔，CF40铜垫圈密封刀口，CF40氦气检漏口 ；
[0022]所述预留的八个CF40法兰接口，可以在底部安装4个用于分子束外延薄膜生长的蒸发源，上面安装膜厚仪、2个观察视窗、I个密封盲板。其中蒸发源内部可以装待生长的元素并对其进行加热，膜厚仪用于测量薄膜生长、沉积的速率。
[0023]本实用新型，整体腔体采用高纯度钛金属一体加工而成，无焊接口，具有质量轻、材质放气率小等特点。
[0024]本实用新型，采用球形腔体内壁的设计，减小了与真空内部环境接触的表面积，大大降低了材质的放气量。
[0025]本实用新型，整体腔体采用一体加工而成，无任何焊接口，提高了该超高真空腔体的极限真空度，一般机械泵结合300L/S抽速的分子泵，极限真空度可进入10_nmbar。金属在焊接过程中在金属高温熔融时会不同程度混入杂质，因此一般金属焊接口在真空环境中放气比较严重。
【权利要求】
1.一种用于薄膜生长的超高真空腔体，其特征在于主体为一截角十四面体(1)，该截角十四面体(I)由一正方体切割去八个顶角而形成，每一个顶角切割后形成的截面(2)相同；立方体内部作球形掏空，构成了用于薄膜生长的超高真空腔体内壁(4)； 所述正方体包括六个方形面(3)，每一个方形面(3)上分别设有大法兰接口(5)，与超高真空腔体内壁(4)贯穿连通； 所述截面(2 )有八个，每一个截面(2 )上设有小法兰接口( 6 )，与超高真空腔体内壁(4 )贯穿连通。
2.如权利要求1所述的用于薄膜生长的超高真空腔体，其特征在于所述大法兰接口(5 )和小法兰接口( 6 )均包括数个固定螺纹孔(7 )，一个铜垫圈密封刀(8 ) 口和一个氦气检漏口(9)。
3.如权利要求1所述的用于薄膜生长的超高真空腔体，其特征在于所述截面(2)为等边三角形。
4.如权利要求1所述的用于薄膜生长的超高真空腔体，其特征在于所述大法兰接口(5)采用CFlOO法兰规格，所述小法兰接口(6)采用CF40法兰规格。
5.如权利要求1所述的用于薄膜生长的超高真空腔体，其特征在于所述立方体材质为高纯度钛金属。
【文档编号】C23C14/56GK203976909SQ201420443139
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】赵嘉峰, 欧宏炜 申请人:费密仪器科技（上海）有限公司