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激光分子束外延是在传统的分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积系统(PLD)的基础上发展而来, PLD与提供原位监测的反射高能电子衍射仪(RHEED)相结合,可以实现类似与MBE的单原子层精度的薄膜生长。
LMBE具有很多其它薄膜制备手段所不具备的优势:
对靶材的种类没有限制。能沉积金属、半导体、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物、硫化物及氟化物等各种无机材料薄膜,还能沉积有机材料薄膜。独特的材料转移方式。激光烧蚀机制使薄膜能够保持靶材的化学计量比,非常适合多元化合物,还可以引入各种气体进行掺杂。
PLD靶台 |
PLD五维样品台 |
PLD具有独特的生长动力学过程。高功率激光辐照产生高温高压等离子体羽辉(>104K)使得粒子具有极高的密度(比热蒸发高4个量级)和平均动能(比热蒸发高1~2个量级),再加上脉冲激光不连续的粒子供给方式,非常有利于吸附粒子在样品表面的均匀成核和扩散成膜,可以外延出高质量的二维层状薄膜。