专利名称：超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，特别是ー种C射线、g射线探测器用的多晶碘化汞厚膜的气相沉积系统装置，属物理气相沉积技术及核探測器制备技术领域。
背景技术：
碘化汞(HgI2)晶体是II 一 VI族化合物半导体，室温下为红色；其禁带宽度大(约
2.13eV)、室温下热激发产生的载流子数目少；平均原子序数高、对X、Y射线有很高的阻止、电离效率高；是目前制作室温半导体核辐射探測器的优良材料，由于碘化汞单晶体生长成本高，而且不容易获得大面积的单晶体，目前国际研究的热点是对于碘化汞厚膜的生长。碘化汞厚膜的生长方法有(I)溶液法在不同溶剂的碘化汞饱和溶液中沉积碘化汞薄膜；
·[2]粘结剂法(particle-in-binder):用粘结剂将碘化萊粉末粘结在称底上,然后除去粘结齐U。(3):物理气相沉积法(PVD):在真空状态下，受热后碘化汞分子离开其表面，沉积在基片上。真空蒸发(vacuum evaporation)厚膜生长技术，又可称为真空物理气相沉积(vacuum physical vapour d印osition),就是在真空容器中把材料加热到使大量的原子或分子离开其表面，并淀积在TFT基片上。到目前为止，在现有的真空镀膜设备中，反应室通常比较大，机构比较复杂，不容易进行清洁操作，一个设备通常只用于ー种材料的蒸发，通用性较差。另外对源料的加热，通常只采用金属舟作为加热介质，温度差比较大，对于蒸发温度较低的物质，不容易获得均匀稳定的温度场，影响厚膜的质量。特别是对于像碘化汞之类的熔点或升华温度低于300摄氏度的半导体材料，厚膜生长エ艺对温度的精确度要求较高。所以本制备系统采用水浴恒温加热槽很好解决了温度差大的问题。真空系统中，由于背景气压低，大部分蒸发分子与残余气体分子不发生碰撞现象，而直接按直线到达基片。但是本创新型发明在加入超声波之后，外加超声波辅助可以给HgI2分子提供额外的能量，使得碘化汞厚膜的沉积可以在更低的温度下进行，以减小所生长碘化汞厚膜的晶粒尺寸、降低衬底与碘化汞厚膜之间的应力、同时加快厚膜的沉积速率，使多晶碘化汞厚膜表面致密性更好，(001)择优取向生长更明显，获得厚膜质量高。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种结构简单、可重复使用、易于操作、衬底基片温度可精确控制的物理气相沉积厚膜的系统装置。本实用新型的又一目的是提供一种特别适合于碘化汞厚膜沉积的制备系统，井能获得较大面积的探測器级碘化汞多晶厚膜。本实用新型是ー种超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，主要包括有真空室、厚膜沉积玻璃基片、基片温度控制仪、真空抽气泵、循环冷却水管、源料蒸发管及其水浴加热槽超声波产生器；其特征在于真空室其上部设有磨砂石英顶盖，下部连接有盛放膜原料物质的蒸发管，在真空室的底部与蒸发管连接处的肩部形成一圓形腔体平台，在该腔体平台上面放有一中间开有圆孔的隔热板，隔热板上面设置有一沉积厚膜的TFT基片；膜原料物质蒸发后即沉积于该基片的下表面上；接有热电偶和加热引线的基片温度控制仪紧贴于玻璃基片的上表面，实现平面接触以对玻璃基片加热；基片温度控制仪上的热电偶和加热引线通过钨丝引出，通过对程序的设定，可以实现温度的自动控制；在真空室上部和磨砂石英顶盖接合处设置有安放橡胶密封圈的凹槽，以防止漏气，保持容器高真空状态；在真空室中部设有真空抽气ロ，该抽气ロ与真空抽气泵相连接；在靠近加热板的上方的真空室的外壁周围安装有循环冷却水管，以冷却器壁；冷却水管与外设的循环冷却水系统相连接；盛放源料物质的蒸发管放置于水浴中进行加热，也可采用油浴方式。所述的膜原料物质为多晶碘化汞粉末；膜原料物质的温度要求范围为100 1200C ;加热板的温度要求范围为100 130°C ;水浴槽加热水浴温度保持在80 90°C ;超声波的频率为40或59KHZ.;真空室真空度要求达到10_3 10_4Pa。本实用新型超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置的优点是结构简单，成本低，可重复使用，易于操作，生长腔体容易清洁，可实现对基片温度的自动精确控制。而且系统密封操作简单，无需进行玻璃密封操作。即可制备多晶碘化汞厚膜也能用于碘 化汞的提纯。特别适合于制备射线探测器用的具有较大面积的碘化汞厚膜。本实用新型属于真空蒸发厚膜生长领域，涉及熔点或升华温度低于200摄氏度材料的厚膜的生长，特别是ー种作为X射线、Y射线探测器的碘化汞厚膜的生长系统，属物理气相沉积技术领域。
图I为本实用新型超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置的简单结构示意图。图中各标号分别代表如下I多晶CI-HgI2粉末、2水浴加热槽、3厚膜蒸发管、4隔热板、5基片、6循环冷却水管、7真空抽气泵、8磨砂石英顶盖、9基片温度控制仪、10真空室、11超声波产生器。实施例參见图1，本实用新型超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置主要包括有真空室10、厚膜沉积玻璃基片5、基板温度控制仪9、真空抽气泵7、循环冷却水管6、膜原料蒸发管3及其水浴加热槽2超声波产生器11.(本附图仅画出装置主体、各系统的外设或外围设备系常规设备，故未画出)。实施例本实用新型超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，主要包括有具有真空室10、沉积厚膜的TFT基片5、基片温度控制仪9、真空抽气泵7、循环冷却水管6、膜原料蒸发管3及其水浴加热槽2超声波产生器11 :真空室10其上部设有磨砂石英顶盖8，下部连接有盛放膜原料物质多晶碘化汞粉末I的蒸发管3，在真空室10的底部与蒸发管3连接处的肩部形成一圓形腔体平台，在该腔体平台上面放有一中间开有圆孔的隔热板4，隔热板4上面设置有一沉积厚膜的TFT基片5 ;膜原料物质I蒸发后即沉积于该基片5的下表面上；接有热电偶和加热引线的基板温度控制仪9紧贴于玻璃基片5的上表面，实现平面接触以对玻璃基片5加热；基板温度控制仪9上的热电偶和加热弓I线通过钨丝引出，通过对程序的设定，可以实现温度的自动控制；在真空室10上部和磨砂石英顶盖8接合处设置有安放橡胶密封圈的凹槽，以防止漏气，保持容器高真空状态；在真空室10中部设有真空抽气ロ，该抽气ロ与真空抽气泵7相连接；在靠近加热板的上方的真空室10的外壁周围安装有循环冷却水管6,以冷却器壁；冷却水管6与外设的循环冷却水系统相连接；盛放膜原料 物质多晶碘化汞粉末I的蒸发管3放置于水浴中进行加热。
权利要求1.超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，主要包括有真空室(10)、沉积厚膜的TFT基片(5)、基板温度控制仪(9)、真空抽气泵(7)、循环冷却水管(6)、源料蒸发管(3)及其水浴加热槽(2)超声波产生器(11);其特征在于真空室(10)其上部设有磨砂石英顶盖(8)，下部连接有盛放膜原料物质(I)的蒸发管(3)，在真空室(10)的底部与蒸发管(3)连接处的肩部形成一圓形腔体平台，在该腔体平台上面放有一中间开有圆孔的隔热板(4)，隔热板(4)上面设置有一沉积厚膜的TFT基片(5);源料物质(I)蒸发后即沉积于该基片(5 )的下表面上；接有热电偶和加热引线的基板温度控制仪(9 )紧贴于玻璃基片(5 )的上表面，实现平面接触以对玻璃基片(5 )加热；基片温度控制仪(9 )上的热电偶和加热引线通过钨丝引出，通过对程序的设定，可以实现温度的自动控制；在真空室(100上部和磨砂石英顶盖8接合处设置有安放橡胶密封圈的凹槽，以防止漏气，保持容器高真空状态；在真空室(10)中部设有真空抽气ロ，该抽气ロ与真空抽气泵(7)相连接；在靠近加热板的上方的真空室(10)的外壁周围安装有循环冷却水管(6)，以冷却器壁；冷却水管(6)与外设的循环冷却水系统相连接；盛放膜原料物质(I)的蒸发管(3)放置于水浴中进行加热，也可采用油浴方式。
2.如权利要求I所述的ー种超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，其特征在于所述的膜原料物质为多晶碘化汞粉末；该膜原料物质的加热温度要求范围为100 120°C，加热板的温度要求范围为室温100 130°C，水浴槽加热水浴温度保持在80 90°C，超声波的频率为40或59KHZ.;真空室真空度要求达到10_3 10_4Pa。
专利摘要本实用新型超声波辅助下水浴真空物理气相沉积厚膜的系统装置，主要包括有具有真空室、沉积厚膜的TFT基片、基片温度控制仪、真空抽气泵、循环冷却水管、膜原料蒸发管及其水浴加热槽超声波产生器。本实用新型的装置结构简单，易于操作，可重复使用；特别适合于制备较大面积的探测器级碘化汞薄膜。本实用新型属于真空蒸发厚膜生长领域，涉及熔点或升华温度低于200摄氏度材料的厚膜的生长，特别是一种作为χ射线、γ射线探测器的碘化汞厚膜的生长系统，属物理气相沉积技术领域。
文档编号C30B29/12GK202610310SQ20122011520
公开日2012年12月19日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者刘功龙, 史伟民, 吕燕芳, 廖阳, 杨伟光, 袁安东, 瞿晓雷 申请人:上海大学