一种分子束外延设备的控制系统

本申请属于薄膜沉积，尤其涉及一种分子束外延设备的控制系统。

背景技术：

1、分子束外延技术是一种在超高真空条件下进行的材料制备工艺，通过将组成薄膜的各元素在各自的束源炉中加热成定向分子束入射到加热的衬底上进行薄膜生长。在这一过程中，需要实时监控束源炉的温度、衬底的温度，以及控制束源炉的挡板开闭，以确保薄膜生长过程的顺利进行和薄膜质量的控制。

2、基于对分子束外延过程中关键参数的实时监控需求，有必要开发一种分子束外延设备的控制系统，以实现对关键参数的精准监测和控制，从而提高薄膜生长的效率和质量。

技术实现思路

1、本申请提供了一种分子束外延设备的控制系统，用于实现对关键参数的精准监测和控制，从而提高薄膜生长的效率和质量。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、本申请实施例提供了一种分子束外延设备的控制系统，包括：

4、温度控制子系统，用于监视和控制各个束源炉的温度，以控制各个束源炉中元素蒸发的时间；

5、挡板控制子系统，用于控制设置在各个束源炉的出口处的挡板的开启和关闭，以控制各个束源炉中元素在衬底上进行薄膜生长的时间。

6、在一些实施例中，温度控制子系统还包括温控表，温控表用于设置各个束源炉的每个步骤的运行参数，运行参数包括目标温度和运行时间；

7、温度控制子系统用于根据运行参数，控制各个束源炉依次按照步骤顺序工作。

8、在一些实施例中，针对每个束源炉的每个步骤，运行时间设有余量。

9、在一些实施例中，针对每个束源炉的每个步骤，运行时间为第一时长，需要维持目标温度的时长为第二时长，第一时长大于第二时长。

10、每个步骤的起始时刻至到达目标温度的时刻之间的最大时差小于第一时长与第二时长的差值。因为若最大时差大于第一时长与第二时长的差值，则温度维持在目标温度的时长无法达到理想值。

11、温度控制子系统还用于在观察到温度维持在目标温度的时长达到第二时长的情况下，控制对应束源炉结束当前步骤，并进入下一个步骤。

12、在一些实施例中，温度控制子系统设有系统主界面；

13、系统主界面设有用于展示各个束源炉的温度变化曲线的坐标系区域；

14、系统主界面还设有“下一步”按钮，用于触发控制对应束源炉结束当前步骤，并进入下一个步骤。

15、在一些实施例中，温度控制子系统还用于监视各个束源炉的电流、电压和功率，以及设置各个束源炉的运行功率。

16、在一些实施例中，温度控制子系统还用于根据设置的加热速率，控制各个束源炉的升温速率。例如，分子束外延设备的控制系统处于手动运行状态时，可以通过设置束源炉的加热速率，控制各个束源炉的升温速率。

17、在一些实施例中，温度控制子系统还具有全屏显示各个束源炉的温度变化曲线的功能，以及具有记录各个束源炉的实验数据和保存各个束源炉的温度变化曲线图的功能。例如，实验数据包括束源炉的温度、电流、电压、功率等数据。

18、与现有技术相比，本申请实施例的有益效果是：

19、本申请实施例提供的分子束外延设备的控制系统，可以通过温度控制子系统监视和控制各个束源炉的温度，以控制所述各个束源炉中元素蒸发的时间。还可以通过挡板控制子系统控制设置在所述各个束源炉的出口处的挡板的开启和关闭，以控制所述各个束源炉中元素在衬底上进行薄膜生长的时间。还可以利用温度控制子系统的监控束源炉温度功能，通过提前结束当前步骤，以确保每个步骤维持在目标温度的时长为最佳的实际需求值。如此可以保证每个步骤中束源炉工作和元素蒸发的稳定性，降低由于升温误差带来的不良影响，从而实现对关键参数的精准监测和控制，提高薄膜生长的效率和质量。

技术特征：

1.一种分子束外延设备的控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述温度控制子系统还包括温控表，所述温控表用于设置所述各个束源炉的每个步骤的运行参数，所述运行参数包括目标温度和运行时间；

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，针对每个束源炉的每个步骤，所述运行时间设有余量。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，针对每个束源炉的每个步骤，所述运行时间为第一时长，需要维持所述目标温度的时长为第二时长，所述第一时长大于所述第二时长；

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述温度控制子系统设有系统主界面；

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述温度控制子系统还用于监视所述各个束源炉的电流、电压和功率，以及设置所述各个束源炉的运行功率。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述温度控制子系统还用于根据设置的加热速率，控制所述各个束源炉的升温速率。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述温度控制子系统还具有全屏显示所述各个束源炉的温度变化曲线的功能，以及具有记录所述各个束源炉的实验数据和保存所述各个束源炉的温度变化曲线图的功能。

技术总结本申请涉及薄膜沉积技术领域，尤其涉及一种分子束外延设备的控制系统。该控制系统包括：温度控制子系统，用于监视和控制各个束源炉的温度，以控制各个束源炉中元素蒸发的时间；挡板控制子系统，用于控制设置在各个束源炉的出口处的挡板的开启和关闭，以控制各个束源炉中元素在衬底上进行薄膜生长的时间。本申请实施例提供的分子束外延设备的控制系统，可以利用温度控制子系统的监控束源炉温度功能，通过提前结束当前步骤，以确保每个步骤维持在目标温度的时长为最佳的实际需求值，以保证每个步骤中束源炉工作和元素蒸发的稳定性，降低由于升温误差带来的不良影响，从而实现对关键参数的精准监测和控制，提高薄膜生长的效率和质量。技术研发人员：王应民,曹佳峻,王琴,刘鹏亮受保护的技术使用者：南昌航空大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19