加热台的制作方法

本实用新型属于加热设备技术领域，特别是涉及用于真空环境的加热台。

背景技术：

在磁控溅射、脉冲激光沉积、分子束外延、物理蒸镀等真空薄膜生长系统中，基片温度的精确控制是生长高质量单晶甚至外延薄膜的重要前提。而加热台是用于固定和加热基片的装置，所以，需要加热台具有优异的热导率，使基片可以快速且均匀的被加热。同时，在氧气氛下和700℃-800℃温度下生长如氧化物单晶薄膜这类材料时，或者需要在1000℃以上对薄膜进行退火时，还需要加热台具备优异的耐高温和抗氧化性能。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的技术存在的问题，提供一种具有优异热导率、耐高温和抗氧化效果佳的加热台，所述加热台适用于真空薄膜生长系统中。

一种加热台，包括：

基座，所述基座设有安装面，所述安装面用于承载基片，且所述基座为由max相陶瓷材料制成的基座；

加热组件，所述加热组件位于所述安装面的背面下方，所述加热组件用于加热所述基座；

测温组件，所述测温组件连于所述基座并用于直接测量所述基座的温度。

在其中一个实施例中，所述安装面的背面向外凸出形成凸台，所述加热组件环绕所述凸台设置。

在其中一个实施例中，所述加热组件为加热丝。

在其中一个实施例中，所述加热丝为由max相陶瓷材料制成的加热丝。

在其中一个实施例中，所述加热丝的数量为一根或多根。

在其中一个实施例中，所述加热丝具有多层加热结构，所述加热结构在预设平面上呈螺旋状分布设置。

在其中一个实施例中，所述测温组件为插设于所述基座并延伸至所述基座内部的测温热电偶。

在其中一个实施例中，所述加热台还包括和所述基座适配的热辐射罩，所述热辐射罩和所述基座远离所述安装面的位置合围形成加热区域，所述加热组件位于所述加热区域内。

在其中一个实施例中，所述基片通过夹具固定于所述安装面上，所述夹具包括用于与所述基片接触的弹片以及用于将所述弹片可拆卸安装在所述安装面上的紧固件。

在其中一个实施例中，所述安装面上设有凹槽，所述基片通过所述凹槽固定于所述安装面上。

max相陶瓷材料兼具了金属和陶瓷特性，具有高热导率和可以抵御1600℃的高温的优点。同时，由于max相陶瓷材料中已经存在成离子键的氮或共价键的碳，在接触氧气或者在1500℃以上的高温氧气环境中，max相陶瓷材料的表面均可快速形成致密的钝化膜，阻止本体被进一步氧化，所以，max相陶瓷材料还具有优异的抗氧化性能，可完全适用于氧气或氮气的工艺气体环境。因此，本实用新型的加热台中，将max相陶瓷材料作为基座的材料，使得加热台具有优异的热导率、耐高温和抗氧化效果，适用于磁控溅射、脉冲激光沉积、分子束外延、物理蒸镀等真空薄膜生长系统中。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的爆炸图；

图2为本实用新型一较佳实施例的剖视图。

图中，1、基片；2、夹具；3、基座；4、测温组件；5、加热组件；6、热辐射罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1和图2，本实用新型提供的加热台主要适用于磁控溅射、脉冲激光沉积、分子束外延、物理蒸镀等真空薄膜生长系统中，用于承载和加热基片，精确控制基片的温度，以生长获得高质量的单晶薄膜或者外延薄膜。

具体地，所述加热台包括：

基座3，所述基座3设有安装面，所述安装面用于承载基片1，且所述基座3为由max相陶瓷材料制成的基座3；

加热组件5，所述加热组件5位于所述安装面的背面下方，所述加热组件5用于加热所述基座3；

测温组件4，所述测温组件4连于所述基座3并用于直接测量所述基座3的温度。

max相陶瓷材料是一种纳米层状三元碳化物或氮化物，通用化学式为mn+1axn，其中，m是过渡金属元素，a是iii、iv族元素，x是碳或氮，n＝1或2或3，包括ti2aln、cr2aln、v2aln、mn2aln、mo2aln、ti2sc、cr2alc、v2alc、ti2alc、ti3sic2、ti3gec2、ti4aln3、nb4gec3、zr2al4c5、zr3al3c5中的至少一种。

max相陶瓷材料中，由于金属键、离子键和共价键共存，使得max相陶瓷材料兼具了金属材料和陶瓷材料的特性，具有低密度、低热膨胀系数和易加工等特性，尤其是具有高热导率和可以抵御1600℃的高温的优点。

同时，由于max相陶瓷材料中已经存在成离子键的氮或共价键的碳，在接触氧气或者在1500℃以上的高温氧气环境中，max相陶瓷材料的表面均可快速形成致密的钝化膜，阻止本体被进一步氧化，所以，max相陶瓷材料还具有优异的抗氧化性能，可完全适用于氧气或氮气的工艺气体环境。

因此，本实用新型的加热台中，将max相陶瓷材料作为基座3的材料，使得基座3具有优异的热导率、耐高温和抗氧化效果，能够用于承载和加热基片1。

具体的，max相陶瓷材料可通过脉冲放电烧结方法或等离子放电烧结合成为多晶max相块体，多晶max相块体再通过烧结磨具一次成型为固定尺寸，再经过抛光制成基座3。

进一步地，由于max相陶瓷材料的易加工性，通过磨具热压烧结、切削、焊接等方法可以获得不同尺寸和形状的基座3，加工成本接近常规陶瓷或金属的加工成本。

具体地，所述加热组件5设置于所述基座3的安装面的背面下方，优选为正下方，加热组件5贴近基座3的背面设置但不与基座3的背面贴合，从而使得加热组件5和基片1分布在基座3的上下对应位置，以保证传热的顺畅、稳定和高效。

进一步地，所述加热组件5为从外部接入的加热丝，加热丝通过热辐射的方式将基座3加热至预设温度。所述加热丝的数量为一根或多根，且优选至少一根所述加热丝具有多层加热结构，所述加热结构在预设平面上呈螺旋状分布设置。从而使得加热丝长度更长，加热效果更佳，加热位置更加全面，加热过程稳定，进而使得基座3各位置导热温度也较均衡，保证加热、导热效果和控温效果。

进一步地，所述加热丝的材料和基座3的材料一样，为max相陶瓷材料，使得加热丝也具有优异的热导率、耐高温和抗氧化效果。

进一步地，所述基座3的安装面的背面向外凸出形成凸台，所述加热组件5环绕所述凸台设置，加热组件5设置在凸台外围，使得凸台结构和加热丝配合更加紧密，特别适配和螺旋状加热丝结构配合，保证加热、导热效果，整体工作更加可靠，布局更加紧凑，而且多层的加热丝更加方便叠加环绕布置在凸台外。

为保证整体结构布置更加紧密，保证加热、导热效果，本加热台还包括和所述基座3适配的热辐射罩6，所述热辐射罩6和所述基座3远离所述安装面的位置合围形成加热区域，所述加热组件5位于所述加热区域内。

此时，所述热辐射罩6上还可以开设有能够供加热组件5通过的通孔，以方便加热组件5从外部接入并导通。

具体地，所述测温组件4为插设于所述基座3并延伸至所述基座3内部的测温热电偶。进一步的，所述测温组件4插入基座3的部分靠近安装面设置，即靠近基片1的安装位置，通过热电偶读取温度反馈至pid控制单元，以直接测量得到基座3的温度，从而间接测量得到基座3上的基片1的温度，进而实现对基片1升温、降温速率的控制和温度的稳定。

因此，本实用新型的加热台具有优异的热导率、耐高温和抗氧化效果，能够适用于磁控溅射、脉冲激光沉积、分子束外延、物理蒸镀等真空薄膜生长系统中，用于承载和加热基片。

本实用新型的加热台通过焊接等方式连接到法兰，从而与真空薄膜生长系统的真空腔体连接。

使用时，所述基片1可通过夹具2固定于所述基座3的安装面上，所述夹具2包括用于与所述基片接触的弹片以及用于将所述弹片可拆卸安装在所述基座3上的紧固件。安装时，弹片可以压紧基片1，配合紧固件使用使得基片1固定在基座3上，安装拆卸方便且结构更加简化，整体固定效果理想，基座3导热稳定，紧固件可以选择为螺丝、螺栓等。

或者，所述基座3的安装面上设有凹槽，所述基片1可通过所述凹槽固定于所述基座3上。

基片1固定于安装面后，通过加热组件5将基座3加热至预设温度，再通过基座3将基片1加热至预设温度，此过程中，通过测温组件4实现对基片1升温、降温速率的控制和温度的稳定，从而能够在基片1上生长获得高质量的单晶薄膜或者外延薄膜。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。