一種用于薄膜生長的超高真空腔體的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于真空腔體機械【技術領域】，具體為一種用于薄膜生長的超高真空腔體。其主體為一個由正方體切割去八個頂角而形成，其內部作球形掏空，構成用于薄膜生長的腔體內壁；正方體的六個方形面上分別設有大法蘭接口，與腔體內壁貫穿連通；每一個截面上設有小法蘭接口，與腔體內壁貫穿連通。本實用新型，內部基于球形腔體內壁表面積小、一體加工而成無焊接口的特殊設計，有效提高了該超高真空腔體的極限真空度,一般機械泵結合300L/s抽速的分子泵，極限真空度可進入10-11mbar,預留法蘭接口能滿足絕大部分分子束外延薄膜生長的需求，具有極限真空度高、輕巧方便、空間利用率高等優點。
【專利說明】一種用于薄膜生長的超高真空腔體
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于真空腔體機械【技術領域】，具體涉及一種用于薄膜生長的超高真空腔體。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展和進步，薄膜材料已是材料學領域中的一個重要分支，它涉及物理、化學、電子學、冶金學等方面都有著特殊的應用。伴隨而來，進兩年在科研領域中，利用分子束外延手段生長各類薄膜材料進行研究也越來越受到科研工作者的關注。目前普通的分子束外延實驗設備的腔體普遍都具有多個安裝蒸發源的接口，用于實現不同元素的同時沉積生長。但如果生長一些高蒸發氣壓的元素(如砷、錫等)，會使整個腔體內壁受到污染，從而導致原子層面生長的薄膜材料中都混入了腔壁上的這些雜質元素。因此，對可能會對分子束外延設備產生污染的元素，使用單獨的小型腔體進行薄膜的生長就顯得尤為重要。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種小巧輕便、極限真空度好、空間占用率少的用于薄膜生長的超高真空腔體。
[0004]本實用新型所提供的用于薄膜生長的超高真空腔體，其主體為一截角十四面體1，該截角十四面體I由一正方體切割去八個頂角而形成，每一個頂角切割后形成的截面2相同；立方體內部作球形掏空，構成了用于薄膜生長的超高真空腔體內壁4 ;
[0005]所述正方體包括六個方形面3，每一個方形面3上分別設有大法蘭接口 5，與超高真空腔體內壁4貫穿連通；
[0006]所述截面2有八個，每一個截面2上設有小法蘭接口 6，與超高真空腔體內壁4貫穿連通。
[0007]本實用新型中，所述大法蘭接口 5和小法蘭接口 6均包括數個固定螺紋孔7，一個銅墊圈密封刀8 口和一個氦氣檢漏口 9。
[0008]本實用新型中，所述大法蘭接口 5采用CF100法蘭規格，所述小法蘭接口 6采用CF40法蘭規格。
[0009]本實用新型中，所述截面2為等邊三角形。
[0010]本實用新型中，立方體材質采用高純度鈦金屬，具有質量輕、材質放氣率小等特點。
[0011 ] 本實用新型中，考慮到分子束外延設備腔體所需安裝接口的數目以及腔體本身的空間占有率，所述立方體主要是基于邊長為200mnT250mm的正方體進行進一步的加工，立方體內部掏空的球形半徑為90mnT95mm之間，所述正方體切割去的八個頂角，均為棱長相等的四面體，棱長為92.δmmδπιπι。
[0012]本實用新型中，截角十四面體中的各個尺寸可以根據實際對應的設備及要求調難
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[0013]本實用新型中，該超高真空腔體內部，基于球形腔體內壁表面積小、一體加工而成無焊接口的特殊設計，有效提高了該超高真空腔體的極限真空度，一般機械泵結合300L/s抽速的分子泵，極限真空度可進入10_nmbar。且超高真空腔體預留了數個法蘭接口，能滿足絕大部分分子束外延薄膜生長的需求，尤其是作為一個小型的分子束外延薄膜生長的腔體，可以很好地用于生長易污染腔體的元素。由于采用球形腔體內壁的設計，減小了與真空內部環境接觸的表面積，大大降低了材質的放氣量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的整體結構圖示。
[0015]圖2為本實用新型的內部結構圖示。
[0016]圖中標號:1為截角十四面體,2為截面，3為方形面，4為超高真空腔體內壁，5為大法蘭接口，6為小法蘭接口，7為固定螺紋孔，8為銅墊圈密封刀口，9為氦氣檢漏口。
【具體實施方式】
[0017]為了更好的理解本實用新型的上述目的，下文將結合附圖，詳細敘述本實用新型。
[0018]本實用新型中，所述超高真空腔體是基于200mmX 200mmX 200mm的正方體一體加工而成，內部采取半徑為90mm的球形掏空，構成了用于薄膜生長的超高真空腔體內壁；所述球形腔體內壁的設計目的是為了減小腔體內部與真空內部環境的接觸表面積，從而有效降低材質的放氣量。
[0019]正方體的六個面上，分別加工有一個標準的CF100法蘭接口，并與超高真空腔體內壁貫穿相連；所述CF100法蘭接口主要包括固定M8螺紋孔，CF100銅墊圈密封刀口，CF100氦氣檢漏口。所述氦氣檢漏口用于專門的腔體檢漏。氦氣是密度最小的非活性氣體，具有很強的擴散能力，一般的檢漏步驟是往氦氣檢漏口噴入氦氣，通過腔體本身安裝的殘余氣體分析器或氦氣質譜相關的檢測器，判斷出有漏的接口。
[0020]所述預留的六個CF100法蘭接口，可以安裝用于分子束外延薄膜生長系統的樣品操作臺、抽速為300L/S的分子泵、I個與另外腔體連接口、I個觀察視窗口、2個密封盲板等。其中所安裝的300L/S的分子泵用于對本實用新型進行抽真空，測試結果顯示極限真空度可進入10 nmbar。
[0021]正方體的八個頂角上，分別截掉一個棱長為92.5mm的四面體，在每個截面處加工一個CF40法蘭接口，CF40法蘭接口與超高真空腔體內壁貫穿相連；所述CF40法蘭接口主要包括固定M6螺紋孔，CF40銅墊圈密封刀口，CF40氦氣檢漏口 ；
[0022]所述預留的八個CF40法蘭接口，可以在底部安裝4個用于分子束外延薄膜生長的蒸發源，上面安裝膜厚儀、2個觀察視窗、I個密封盲板。其中蒸發源內部可以裝待生長的元素并對其進行加熱，膜厚儀用于測量薄膜生長、沉積的速率。
[0023]本實用新型，整體腔體采用高純度鈦金屬一體加工而成，無焊接口，具有質量輕、材質放氣率小等特點。
[0024]本實用新型，采用球形腔體內壁的設計，減小了與真空內部環境接觸的表面積，大大降低了材質的放氣量。
[0025]本實用新型，整體腔體采用一體加工而成，無任何焊接口，提高了該超高真空腔體的極限真空度，一般機械泵結合300L/S抽速的分子泵，極限真空度可進入10_nmbar。金屬在焊接過程中在金屬高溫熔融時會不同程度混入雜質，因此一般金屬焊接口在真空環境中放氣比較嚴重。
【權利要求】
1.一種用于薄膜生長的超高真空腔體，其特征在于主體為一截角十四面體(1)，該截角十四面體(I)由一正方體切割去八個頂角而形成，每一個頂角切割后形成的截面(2)相同；立方體內部作球形掏空，構成了用于薄膜生長的超高真空腔體內壁(4)； 所述正方體包括六個方形面(3)，每一個方形面(3)上分別設有大法蘭接口(5)，與超高真空腔體內壁(4)貫穿連通； 所述截面(2 )有八個，每一個截面(2 )上設有小法蘭接口( 6 )，與超高真空腔體內壁(4 )貫穿連通。
2.如權利要求1所述的用于薄膜生長的超高真空腔體，其特征在于所述大法蘭接口(5 )和小法蘭接口( 6 )均包括數個固定螺紋孔(7 )，一個銅墊圈密封刀(8 ) 口和一個氦氣檢漏口(9)。
3.如權利要求1所述的用于薄膜生長的超高真空腔體，其特征在于所述截面(2)為等邊三角形。
4.如權利要求1所述的用于薄膜生長的超高真空腔體，其特征在于所述大法蘭接口(5)采用CFlOO法蘭規格，所述小法蘭接口(6)采用CF40法蘭規格。
5.如權利要求1所述的用于薄膜生長的超高真空腔體，其特征在于所述立方體材質為高純度鈦金屬。
【文檔編號】C23C14/56GK203976909SQ201420443139
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】趙嘉峰, 歐宏煒 申請人:費密儀器科技（上海）有限公司