激光分子束外延(Laser MBE)是上個世紀90年代發(fā)展起來的一種新型高精密制膜技術(shù)，它集PLD的制膜特點和傳統(tǒng)MBE的超高真空精確控制原子尺度外延生長的原位實時監(jiān)控為一體，除保持了PLD方法制備的膜系寬，還可以生長通常的半導(dǎo)體超晶格材料，特別適合生長多元素、高熔點、復(fù)雜層狀結(jié)構(gòu)的薄膜，如超導(dǎo)體、光學(xué)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(yīng)的激光與物質(zhì)相互作用和成膜過程的物理、化學(xué)等方面的基礎(chǔ)研究。
日本Pascal公司一直致力于PLD和Laser MBE系統(tǒng)的研發(fā)工作，已經(jīng)向世界上知名的高?；蜓芯克峁┝烁咝阅?、高穩(wěn)定的設(shè)備。在Laser MBE中，使用脈沖激光源，而且與通過石英窗口和超高真空系統(tǒng)隔離。高能量密度的脈沖激光將靶材局部氣化而產(chǎn)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(tǒng)監(jiān)控。RHEED的衍射條紋提供薄膜生長的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌，強度振蕩判斷薄膜生長的機理。其強度振蕩可由彈性散射模型進行解釋。
Pascal生產(chǎn)的Laser MBE系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢：
1. 靶源易蒸發(fā)。即使是高熔點的材料，如氧化物，也很容易蒸發(fā)。
2. 化學(xué)計量比準(zhǔn)確。沉積的薄膜和靶材的化學(xué)組分幾乎完全一樣。
3. 污染少。
4. 激光脈沖的重復(fù)頻率可進行薄膜厚度/生長速率的數(shù)字式或非連續(xù)性控制。
5. 差分抽氣結(jié)構(gòu)，可在非常寬的氣壓范圍內(nèi)工作。
6. 靶材的交換簡單快捷，有利于實現(xiàn)異質(zhì)外延和多層結(jié)構(gòu)的生長。
7. 結(jié)構(gòu)緊湊，含有許多獨特的技術(shù)，如襯底加熱和樣品或靶材的進樣-自鎖交換裝置等。
用于材料科學(xué)的組合(Combinatorial)技術(shù)
一次合成一個樣品，該樣品描寫了不同合成條件的組合結(jié)果，然后進行篩選產(chǎn)品，這整個過程是一種“組合化學(xué)”(Combinatorial Chemistry)。目前，這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的發(fā)展將顯得非常必要。而且，由此產(chǎn)生的研究結(jié)果正在呈指數(shù)上升。
為什么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(xué)術(shù)界共同研發(fā)“組合式PLD系統(tǒng)”。我們豐富的經(jīng)驗將有助于薄膜的研究和開發(fā)。
應(yīng)用
1.藍光ZnO 和 GaN 新材料研發(fā)
2.氧化物微奈米薄膜、STO 壓電薄膜
3.奈米磁性薄膜
4.超導(dǎo)體材料
5.高能材料
6.新JD組合材料 (Combinatorial Materials)
新型薄膜和器件方面的應(yīng)用
我們設(shè)計的生長系統(tǒng)可用于多種薄膜的生長，包括GaN、有機薄膜以及結(jié)型器件的制備，如金剛石、富勒烯球碳和含有氧化物的Si結(jié)型器件等。