Compact Laser MBE system

隨著新型氧化物/氮化物的研究和發展，用於沉積它們的外延生長設備：雷射脈衝沉積(PLD)和由其衍生的生長技術也越來越受到科研工作者的重視和青睞。PLD是近年來發展起來的一種真空物理沉積工藝，具有襯底溫度較低，而且採用光學系統、非接觸加熱和避免不必要的玷污等特點。PLD還有一個很大的優點，即能夠通入較高的氧分壓(1 ~ 50 mTorr)，特別適於氧化物的生長。但是PLD方法無法精確控制膜厚，不可能製備原子層尺度的超薄型薄膜和超晶格材料。

傳統的分子束外延(MBE)技術在製備高質量的半導體超晶格方面取得了巨大的成功，人們甚至可以人工操縱原子而獲得設想的特殊結構。然而，由於分子束源和其加熱系統皆置於超高真空系統中，而且為了製備多組元薄膜，必須精確地控制每一個分子束源的束流以獲得理想的計量比。MBE的這種加熱束源的結構使其很難製備高熔點材料和複雜體系的薄膜，而且難以在較高氣壓(特別是氧氣壓)的條件下運轉，因此其應用範圍受到一定程度的限制。

鐳射分子束外延(Laser MBE)是上個世紀90年代發展起來的一種新型高精密制膜技術，它集PLD的制膜特點和傳統MBE的超高真空精確控制原子尺度外延生長的原位即時監控為一體，除保持了PLD方法製備的膜系寬，還可以生長通常的半導體超晶格材料，特別適合生長多元素、高熔點、複雜層狀結構的薄膜，如超導體、光學晶體、鐵電體、壓電體、鐵磁體以及有機高分子等，同時還能進行其相應的鐳射與物質相互作用和成膜過程的物理、化學等方面的基礎研究。

日本Pascal公司一直致力於PLD和Laser MBE系統的研發工作，已經向世界上知名的高校或研究所提供了高性能、高穩定的設備。在Laser MBE中，使用脈衝鐳射源，而且與通過石英視窗和超高真空系統隔離。高能量密度的脈衝鐳射將靶材局部氣化而產生激光焰，被剝蝕的粒子獲得很高的動能，達到可以加熱的襯底表面形成薄膜。薄膜的生長過程可由反射式高能電子衍射(RHEED)系統監控。RHEED的衍射條紋提供薄膜生長的晶體結構和表面形貌，強度振盪判斷薄膜生長的機理。其強度振盪可由彈性散射模型進行解釋。

Pascal生產的Laser MBE系統具有如下的優勢：
1. 靶源易蒸發。即使是高熔點的材料，如氧化物，也很容易蒸發。
2. 化學計量比準確。沉積的薄膜和靶材的化學組分幾乎完全一樣。
3. 污染少。
4. 雷射脈衝的重複頻率可進行薄膜厚度/生長速率的數位式或非連續性控制。
5. 差分抽氣結構，可在非常寬的氣壓範圍內工作。
6. 靶材的交換簡單快捷，有利於實現異質外延和多層結構的生長。
7. 結構緊湊，含有許多獨特的技術，如襯底加熱和樣品或靶材的進樣-自鎖交換裝置等。

用於材料科學的組合(Combinatorial)技術
一次合成一個樣品，該樣品描寫了不同合成條件的組合結果，然後進行篩選產品，這整個過程是一種“組合化學”(Combinatorial Chemistry)。目前，這種技術在醫學或藥學的發展將顯得非常必要。而且，由此產生的研究結果正在呈指數上升。
為什麼不在薄膜研究中引進該方案呢？從方案的初始階段，我們就一直與學術界共同研發“組合式PLD系統”。我們豐富的經驗將有助於薄膜的研究和開發。

應用

1.藍光ZnO 和 GaN 新材料研發
2.氧化物微奈米薄膜、STO 壓電薄膜
3.奈米磁性薄膜
4.超導體材料
5.高能材料
6.新尖端組合材料 (Combinatorial Materials)

新型薄膜和器件方面的應用

我們設計的生長系統可用於多種薄膜的生長，包括GaN、有機薄膜以及結型器件的製備，如金剛石、富勒烯球碳和含有氧化物的Si結型器件等。

日本Pascal LMBE
日本Pascal Sputtering