分子束外延成膜是新材料开发的先进技术之一,推动了以微结构材料为基础的半导体器件的发展,扩展了半导体科学的领域,广泛应用到金属,绝缘体和超导材料的生长中,在基础研究和工业生产上发挥了巨大的作用。超高真空、样品衬底温控和蒸发源性能是该技术的核心。在超导材料和半导体结构的薄膜生长过程中,蒸发源作为主要蒸发装置,可蒸镀多种金属。要求蒸发源完全符合超高真空设计标准,以保证薄膜成分的精确控制;要求蒸发源可实现高温加热,从而对多种金属进行蒸发;要求蒸发源温度精确可控,以实现薄膜的稳定生长和单原子层的控制。目前我国对低温蒸发源的研究还停留在探索阶段,技术还未系统化,国内所用低温蒸发源大量来源于国外。为此,本文在综合国际上蒸发源的结构特征与优点的基础上,研发制作了可用于蒸镀碱金属,高蒸气压金属,有机物的低温蒸发源。本文首先结合低温蒸发源的理论分析与结构要求,确定了由蒸发装置、加热装置、冷却装置、测温装置和连接装置五部分构成的低温蒸发源的总体设计方案。根据低温蒸发源使用时真空环境要求,分析了各部分零件材料选择。然后建立了低温蒸发源蒸发装置和冷却装置的初始模型,利用ANSYS仿真软件中的Mutiphysics模块,通过控制有无冷却水罩和屏蔽罩,在不同的条件下分析坩埚内部温度变化,以此验证冷却水对坩埚的降温作用。根据所需真空系统使用要求,搭建了小型真空系统实验平台对所设计的低温蒸发源进行性能测试。测试结果得出:该蒸发源束流稳定,成膜均匀,蒸发温度在80～1000℃之间连续可调,温度精确度<1℃,能够在较短的时间内达到热稳定,并满足分子束外延蒸发源的各项指标要求。该低温蒸发源的成功研发,为我国真空设备领域积累了一定设计技术经验,对推动我国蒸发源产业的自主创新具有重要意义。