System umożliwia wytwarzanie cienkich warstw o określonym składzie stechiometrycznym lub przesyconym o grubości od kilku nanometrów do paru mikrometrów, na różnorodnych podłożach (metalicznych, polimerowych i innych). Podłoża mogą być dobrze określonymi monokryształami lub polikryształami i polimerami o odpowiedniej chropowatości powierzchni. Uzyskane warstwy w zależności od parametrów osadzania i jakości wykorzystanych podłoży mogą być epitaksjalne, nanokrystaliczne, polikrystaliczne oraz nawet amorficzne. Do wytwarzania cienkich warstw wykorzystuje się impulsy światła z zakresu nadfioletu (248 nm), które w wyniku oddziaływania z powierzchnią tarczy powodują jej rozpylenie w komorze roboczej (ablacja laserowa). Osadzanie wykonuje się za pomocą ekscymerowego lasera impulsowego, którego częstotliwość pracy mieści się w zakresie 1-100 Hz. Tarczami warstwotwórczymi mogą być dowolne materiały (metale, niemetale, tlenki, ceramika itp.). Oprócz lasera system do osadzania cienkich warstw wyposażony jest w reakcyjną komorę próżniową z możliwością stosowania atmosfer gazowych (tlen, azot i argon), komorę załadunkową oraz układ pomiarowy RHEED. Precyzyjne dawkowanie gazów pozwala na uzyskiwanie warstw wzbogaconych lub zubożonych np. w tlen. Wielkość osiąganej próżni w komorze roboczej wynosi ok. 10-8 mbar; dzięki zastosowaniu układu pomp typu scroll i turbomolekularnej. Wykorzystanie sześcio-stanowiskowej ruchomej karuzeli do tarcz umożliwia wykonywanie wielowarstw (np. LSMO/BTO/LSMO, MgO/TiN) w jednym procesie, unikając przy tym zanieczyszczania powierzchni warstw. Podłoża są transportowane z śluzy załadowczej w warunkach wysokiej próżni do komory roboczej. W tej komorze mogę być podgrzewane radiacyjnie do temperatury 850 °C. Prędkości nagrzewania i chłodzenia są sterowane cyfrowo z dokładnością do jednego 1 °C. Za pomocą techniki RHEED możliwe jest badanie in situ struktury krystalicznej i kinetyki wzrostu cienkich warstw. Istnieje możliwość rozbudowy systemu o impulsowe działo elektronowe, działo jonowe, magnetron lub komórki efuzyjne.
|
Max. temperatura podłoża |
850 °C |
|
Max. próżnia osiągalna w komorze |
10-8 mbar (10-8 Torr) |
|
Odległość podłoże-tarcza |
5 cm |
|
Długość fali lasera |
248 nm |
|
Długość impulsu lasera |
20 ns |
|
Max. gęstość energii lasera |
~ 6 J/cm2 |
|
Częstotliwość pracy lasera |
1-100 Hz |
|
Max. ilość tarcz w jednym procesie |
6 (1”) lub 3 (2”) |
|
Max. ilość podłoży w komorze |
6 (1 × 1 cm2) lub 1 (2”) |