[发明专利]基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置

说明书

本发明公开了一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。本发明能够在兼顾密封性的同时提高冷却的效果。

技术领域

本发明涉及溅射靶冷却技术领域，具体涉及一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置。

背景技术

第二代高温超导材料在低温状态下具有完全的零电阻特性和完全抗磁性的特点。其特性在国防，工业，科学研究，医学领域有着巨大的应用前景，各国政府都极为重视超导材料研究。由于二代超导薄膜的相干长度只有7nm，薄膜晶界角大于4度以后就会形成弱连接效应，从而影响超导临界电流。由于超导薄膜属于多晶薄膜，而我们需要在非晶材料上生长晶体薄膜就必须采用IBAD(离子束辅助沉积)在非晶柔性基体材料上生长出准单晶的薄膜成分。而此工艺是后续超导膜层的关键种子层，没有此工艺生长的准单晶薄膜就不会有超导薄膜，由于准单晶薄膜光学厚度只有几个纳米厚度，性能上又极易潮解吸收水分，因此研究IBAD(离子束辅助沉积)显得尤为重要。

本公司目前采用IBAD(离子束辅助沉积)方法生长准单晶薄膜。射频离子源放电将Ar气电离成的带正电的Ar离子和带负电的电子，屏栅将带有正电的Ar离子聚集，然后通过施加负的偏置电压将带有正电的Ar离子加速引出栅网，最外侧的接地栅网可以让二次电子的回流，再加上中和匹配器的中和作用，使离子源可以长时间的溅射工作。Ar离子通过加速极负偏压加速引出从而离子束具有很高的能量进而对靶材进行轰击溅射，溅射出的薄膜成分会扩散到腔壁和带材基体上，由于基体附近的弧形板设有氧气通孔，这样吸附在带材基体上的被溅射成分与O₂进行反应生成所需的准单晶薄膜。由于发射出的离子束具有很高的动能，从而使靶材受热，如果没有合适的冷却装置会使靶材开裂受损或是温度不均匀进而影响沉积速率，影响薄膜的化学配比。普通的磁控溅射设备由于背板上存在阴阳极之分故此需要陶瓷以来绝缘，而IBAD设备靶材上无需施加负的电压，所以结构设计上不能采用普通磁控溅射的水冷结构。IBAD工艺要求在4.5*10^-7Torr的高真空下进行，而且此薄膜成分对水极为敏感，容易潮解，所以此装置必须保证密封性，又不能破坏真空气氛，因此如何设计靶材冷却装置成为IBAD设备上一个关键的步骤。

授权公告号为CN 10555585B的发明专利公开了一种溅射靶，包括背板、缓冲板3a、缓冲板3b、靶材和结合材料，背板上设置有冷却水流通道。同时其说明书中指出结合材料将靶材、背板、缓冲板3a、缓冲板3b结合起来，但是利用结合材料会影响溅射靶的密封性，同时结合材料也会影响溅射靶的冷却效果。此外，开设在背板上的冷却通道无法保证冷却水和背板充分的接触，降低了溅射靶的冷却效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶，其能够在兼顾密封性的同时提高冷却的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。

进一步的，所述导向槽沿正弦函数或余弦函数的轨迹开设，所述正弦函数或所述余弦函数的最大值小于所述本体宽度的1/2。

进一步的，所述导向槽的轨迹为利萨如曲线，利萨如图形沿X轴和Y轴的谐振动方程可表示为

X＝A 1sin(mωt+φ1)

Y＝A 2sin(nωt+φ2)

式中频率比为m∶n,频率参数m和n为互质的正整数；φ1和φ2为初相位参量,利萨如图形中质点的轨迹图线和运动走向取决于m、n与φ1、φ2。

进一步的，所述利萨如曲线的频率比为4:3、5:3或5:4。