[PAC-LMBE] 激光分子束外延系统
随着新型氧化物/氮化物的研究和发展，用于沉积它们的外延生长设备：激光脉冲沉积(PLD)和由其衍生的生长技术也越来越受到科研工作者的重视和青睐。PLD是近年来发展起来的一种真空物理沉积工艺，具有衬底温度较低，而且采用光学系统、非接触加热和避免不必要的玷污等特点。PLD还有一个很大的优点，即能够通入较高的氧分压(1 ~ 50 mTorr)，特别适于氧化物的生长。但是PLD方法无法精确控制膜厚，不可能制备原子层尺度的超薄型薄膜和超晶格材料。
传统的分子束外延(MBE)技术在制备高质量的半导体超晶格方面取得了巨大的成功，人们甚至可以人工操纵原子而获得设想的特殊结构。然而，由于分子束源和其加热系统皆置于超高真空系统中，而且为了制备多组元薄膜，必须精确地控制每一个分子束源的束流以获得理想的计量比。MBE的这种加热束源的结构使其很难制备高熔点材料和复杂体系的薄膜，而且难以在较高气压(特别是氧气压)的条件下运转，因此其应用范围受到一定程度的限制。
激光分子束外延(Laser MBE)是上个世纪90年代发展起来的一种新型高精密制膜技术，它集PLD的制膜特点和传统MBE的超高真空精确控制原子尺度外延生长的原位实时监控为一体，除保持了PLD方法制备的膜系宽，还可以生长通常的半导体超晶格材料，特别适合生长多元素、高熔点、复杂层状结构的薄膜，如超导体、光学晶体、铁电体、压电体、铁磁体以及有机高分子等，同时还能进行其相应的激光与物质相互作用和成膜过程的物理、化学等方面的基础研究。
日本Pascal公司一直致力于PLD和Laser MBE系统的研发工作，已经向世界上知名的高校或研究所提供了高性能、高稳定的设备。在Laser MBE中，使用脉冲激光源，而且与通过石英窗口和超高真空系统隔离。高能量密度的脉冲激光将靶材局部气化而产生激光焰，被剥蚀的粒子获得很高的动能，达到可以加热的衬底表面形成薄膜。薄膜的生长过程可由反射式高能电子衍射(RHEED)系统监控。RHEED的衍射条纹提供薄膜生长的晶体结构和表面形貌，强度振荡判断薄膜生长的机理。其强度振荡可由弹性散射模型进行解释。
Pascal生产的Laser MBE系统具有如下的优势：
1. 靶源易蒸发。即使是高熔点的材料，如氧化物，也很容易蒸发。
2. 化学计量比准确。沉积的薄膜和靶材的化学组分几乎完全一样。
3. 污染少。
4. 激光脉冲的重复频率可进行薄膜厚度/生长速率的数字式或非连续性控制。
5. 差分抽气结构，可在非常宽的气压范围内工作。
6. 靶材的交换简单快捷，有利于实现异质外延和多层结构的生长。
7. 结构紧凑，含有许多独特的技术，如衬底加热和样品或靶材的进样-自锁交换装置等。
用于材料科学的组合(Combinatorial)技术
一次合成一个样品，该样品描写了不同合成条件的组合结果，然后进行筛选产品，这整个过程是一种“组合化学”(Combinatorial Chemistry)。目前，这种技术在医学或药学的发展将显得非常必要。而且，由此产生的研究结果正在呈指数上升。
为什么不在薄膜研究中引进该方案呢？从方案的初始阶段，我们就一直与学术界共同研发“组合式PLD系统”。我们丰富的经验将有助于薄膜的研究和开发。
应用
1.蓝光ZnO 和 GaN 新材料研发
2.氧化物微奈米薄膜、STO 压电薄膜
3.奈米磁性薄膜
4.超导体材料
5.高能材料
6.新尖端组合材料 (Combinatorial Materials)
新型薄膜和器件方面的应用
我们设计的生长系统可用于多种薄膜的生长，包括GaN、有机薄膜以及结型器件的制备，如金刚石、富勒烯球碳和含有氧化物的Si结型器件等。