多腔室外延系统技术

靶材的制备与安装是PLD工艺的第一步，需要格外仔细。靶材通常由高纯度的粉末经过压制和高温烧结制成，密度应尽可能高以保证沉积过程的稳定性。在将靶材安装到靶盘上时，需佩戴洁净的无粉手套，避免任何油污或灰尘污染靶面。将靶材牢固固定后，通过步进电机控制的旋转机构，确保每次激光脉冲都能打在靶材的一个新位置上，从而避免对同一位置过度烧蚀形成深坑，保证在整个沉积过程中等离子体羽辉的稳定性，进而获得厚度均匀的薄膜。

基板的预处理与装载同样至关重要。基板需要经过一系列严格的化学清洗流程，例如使用二甲基酮、乙醇和去离子水在超声清洗机中依次清洗，以去除有机污染物和颗粒。清洗后的基板需要用高纯氮气吹干，并尽快装入样品搬运室。在操作过程中，应使用匹配的基板夹具，避免用手直接接触基片的表面。装载时需确保基板与加热片接触良好，以保证热传导效率，使基板温度测量和控制更为准确。 百叶窗控制蒸发源启闭，避免交叉污染。多腔室外延系统技术

系统在氧气环境下的工作能力极大地拓展了其在功能性氧化物材料制备方面的潜力。许多复杂的氧化物，如钇钡铜氧（YBCO）高温超导材料、锶钛氧（STO）铁电材料等，其优异的物理性能严重依赖于精确的氧化学计量比。我们的系统允许在300毫托的氧气压力下进行沉积和退火。在此环境下，沉积到高温基板上的原子能够与充足的氧原子结合，形成结晶性良好、氧空位缺陷可控的钙钛矿结构。沉积后的原位氧气退火过程还能进一步调节薄膜的氧含量，从而精确调控其电学、磁学和超导性能。多腔室外延系统技术气路使用前，检查气体流量计是否正常，确保气体稳定供应。

系统的超高真空成膜室是整个设备的心脏，其性能直接决定了所能制备薄膜的质量上限。我们的腔室采用SUS304不锈钢材质，经过精密焊接和严格的氦质谱检漏，确保其真空密封性。内表面经过电解抛光处理，这一工艺极大地减少了材料的表面积，降低了腔体壁在真空下吸附的气体分子数量以及在受热时的出气率，是实现并维持极高真空（<5E-8 Pa）的关键。在这样的环境下，气体分子的平均自由程远大于腔室的尺寸，使得从靶材飞出的等离子体羽辉（Plume）能够几乎无碰撞地直达基板，同时也保证了沉积前基板表面可以长时间保持原子级别的清洁。

RHEED图案模糊或强度过弱的故障分析。这通常并非RHEED系统本身故障，而是与生长腔真空度或样品表面状态相关。首先，确认生长腔真空度是否良好，如果真空度较差，残余气体会对电子束产生散射，导致图案模糊。其次，检查电子枪的灯丝发射电流是否正常。主要的原因往往是样品表面不清洁或不平整。如果基板表面有污染，或者薄膜生长模式为三维岛状，RHEED图案就会变得弥散甚至消失。因此，确保基板严格的清洗程序和优化的生长参数是获得清晰RHEED图案的前提。基板接收站设计确保传输过程定位精度。

真空度抽不上去或抽速缓慢是常见的故障之一。排查应遵循由外到内、由简到繁的原则。首先，检查前级干式机械泵的出口压力是否正常，以确认其工作能力。其次，检查所有真空阀门（尤其是粗抽阀和高真空阀）的开启状态是否正确。然后，考虑进行氦质谱检漏，重点检查近期动过的法兰密封面、电极引入端和观察窗。如果无漏气，则问题可能源于腔体内部放气，比如更换靶材或样品后腔体暴露大气时间过长，内壁吸附了大量水汽，需要延长烘烤和抽气时间。也有可能是分子泵性能下降，需要专业检修。设备配套19英寸机柜集成所有电子控制单元。激光沉积外延系统技术指标

设备布局建议预留激光器与光学路径空间。多腔室外延系统技术

在完成检查且确认无误后，按照以下步骤启动设备。先打开总电源开关，为设备提供电力。然后启动真空泵，开始抽真空，观察真空计的读数，当真空度达到设备要求的基本压力范围，即从 5×10⁻¹⁰至 5×10⁻¹¹mbar 时，可进行后续操作。在启动过程中，要密切关注设备各部件的运行状态，如发现异常声音、振动或异味等情况，应立即停止启动，排查故障。

实验结束后，要按照正确的步骤关闭设备。首先停止沉积过程，关闭激光器和相关的加热装置，停止向设备输入能量。然后逐渐降低真空度，先关闭分子泵，再关闭机械泵，然后打开放空阀门，使设备内的压力恢复到大气压。在关闭真空泵时，要注意先关闭与真空系统相连的阀门，防止泵油倒吸进入真空系统。 多腔室外延系统技术

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