本发明属于薄膜制备，特别涉及一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置及方法。
背景技术：
1、分子束外延是一种高精密度的薄膜制备技术，随着薄膜器件的发展，人们不仅需要在厚度方向上制备多层微结构，也需要在外延平面上实现特殊的图形微结构，例如微米柱结构，或者光学晶体结构等等。现有的常规分子束外延设备只能制备面内均匀的外延薄膜，配备有激光扫描系统的分子束外延设备虽然也可以实现图形化平面结构，但一方面激光照射到衬底表面有一定的入射角度，随着薄膜厚度增加，激光光斑照射位置发生移动，另一方面衬底在生长中通常要进行旋转，激光扫描整个衬底表面需要有一定的时间，在这个过程中薄膜厚度不断增加，激光照射某处之后再移动到另一处照射，由于薄膜厚度增加激光逐层调控薄膜的一致性将会有所降低。因此需要有一种技术实现薄膜生长过程中垂直入射图形化光源，对所生长的外延薄膜进行面内调控，从而实现原位制备图形微结构薄膜。
技术实现思路
1、本发明针对高性能图形化微结构薄膜器件的发展对分子束外延反应装置提出的更高要求，提供一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置及方法。
2、本发明所提供的原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置，其特征在于，反应腔体顶部中心设置有衬底托架，所述衬底托架固定在旋转环上，所述旋转环通过磁力传动机构一与反应腔体外部的伺服电机一耦合，实现转动运动。反应腔体底部中心安装有图形化光源装置，所述图形化光源装置从下而上包含激光光源、平面超透镜和光栅透镜。所述图形化光源装置通过磁力传动机构二与伺服电机二耦合。反应腔体侧边还分别设置有进样口和真空抽气口，反应腔体底部安装有源炉。
3、可选的，前述激光光源为飞秒激光。
4、为保证薄膜沉积的均匀性，衬底在生长过程中需要以一定速度旋转，本发明通过两个伺服电机分别控制衬底和图形化光源装置的转速，所述伺服电机一和伺服电机二通过电机控制系统实现同步旋转，保证图形化光与衬底同步旋转，既保证了薄膜生长的均匀性，又实现了图形化生长。
5、使用前述原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置的外延方法工作流程如下：在进行薄膜生长过程中，飞秒激光光源通过平面超透镜扩束为平行光，通过光栅透镜之后形成微结构图形光源，所述微结构图形光源照射在衬底表面，并与衬底表面同步旋转，实现分子束外延薄膜的图形化微结构调控与生长。
6、本发明的优点是可以实现薄膜生长过程中垂直入射图形化光源，对所生长的外延薄膜进行面内调控，从而实现原位制备图形微结构薄膜。
1.一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置，其特征在于，反应腔体顶部中心设置有衬底托架，衬底托架固定在旋转环上，旋转环通过磁力传动机构一与反应腔体外部的伺服电机一耦合，实现转动运动，反应腔体底部中心安装有图形化光源装置，图形化光源装置从下而上包含激光光源、平面超透镜和光栅透镜，图形化光源装置通过磁力传动机构二与伺服电机二耦合，反应腔体侧边还分别设置有进样口和真空抽气口，反应腔体底部安装有源炉。
2.根据权利要求1所述的一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置，其特征在于，所述激光光源是飞秒激光。
3.根据权利要求1所述的一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置，其特征在于，所述伺服电机一和伺服电机二通过电机控制系统实现同步旋转。
4.根据权利要求1所述的一种原位制备图形微结构薄膜的分子束外延装置上的生长方法，其特征在于，在进行薄膜生长过程中，激光光源通过平面超透镜扩束为平行光，通过光栅透镜之后形成微结构图形光源，微结构图形光源照射在衬底表面，并与衬底表面同步旋转。