[发明专利]一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法，包括冷凝腔、差分真空腔和沉积腔，所述冷凝腔内设置有气管、溅射枪和液氮喷管，所述冷凝腔内设置有罗茨泵，所述差分真空腔和沉积腔内均设置有分子泵，所述冷凝腔和差分真空腔之间设置有气动力喷头。本发明通过设置束流密度控制装置，即束流分流通道和用于调节束流分流通道的控制装置，便于对团簇束流的沉积密度进行调节，使得部分团簇束流分离或走额外的通道进行沉积，从而增大沉积间隙，达到控制密度的目的。

技术领域

本发明涉及纳米团簇沉积技术领域，尤其涉及一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法。

背景技术

纳米团簇束流综合沉积在线测量系统用于气相团簇的制备、团簇束流的形成、团簇尺寸分布测量、团簇束流的可控沉积、薄膜共沉积、团簇组装纳米结构薄膜性质的在线测量。通常以磁控等离子体聚集型团簇源为核心，可获得难熔金属、半导体、氧化物、合金等多种材料的团簇束流。

现有技术中，例如专利CN103789738B公开的WO3团簇束流沉积系统及利用其制备WO3薄膜的方法，包括如下步骤：1)、选择WO3陶瓷靶作为溅射靶材；2)、将衬底清洗后固定在高真空沉积室的衬底基座上；3)、利用机械泵和分子泵预抽真空，使沉积室的真空压强小于等于1×10-5Pa；4)、在团簇源室侧壁管道内通入液氮，分别通过溅射气体入口和缓冲气体入口通入惰性气体Ar气和He气，使团簇源室的压强达到100～500Pa，使用溅射电源，溅射出的W离子和O离子通过气体聚集法在团簇源室中与He原子不断地碰撞而逐渐生长成WO3团簇；5)形成的WO3定向团簇束流对准衬底开始沉积，沉积速率为沉积时间为10～30分钟，在衬底上形成厚度为100～200纳米的WO3团簇薄膜；6)获得的WO3团簇薄膜经快速热处理系统在400～600℃退火5～10分钟。

但是上述中团簇束流通常只经由气动力喷头输出团簇束流，其一束流喷孔很小，必须要保证气压的稳定，其次无法调节束流的密度，灵活性较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种纳米团簇的束流密度控制装置，包括冷凝腔、差分真空腔和沉积腔，所述冷凝腔内设置有气管、溅射枪和液氮喷管，所述冷凝腔内设置有罗茨泵，所述差分真空腔和沉积腔内均设置有分子泵，所述冷凝腔和差分真空腔之间设置有气动力喷头；

所述差分真空腔与沉积腔之间设置有锥形体，所述锥形体上设置有束流约束小孔和束流密度控制装置。

可选地，所述束流密度控制装置由束流分流通道和用于调节束流分流通道的控制装置两部分构成。

可选地，所述调节束流分流通道包括设置在锥形体上的第一分流孔，转动连接在锥形体上的挡板，挡板与锥形体的连接处设置有电机并由电机驱动其旋转，设置在挡板上的第二分流孔。

可选地，所述第一分流孔和第二分流孔交错设置，所述挡板与锥形体相贴时，所述第一分流孔和第二分流孔封闭；反之，则二者连通。

可选地，所述控制装置包括推杆电机、隔板、电极板、固定板和电场发生器，所述电场发生器与电极板电性连接，所述推杆电机设置在挡板上且其推杆上设置有隔板，所述隔板上设置有固定板，所述电极板设置在固定板上。

本发明还公开了一种纳米团簇的束流密度控制装置的使用方法，

本发明具备以下优点：

本发明通过设置束流密度控制装置，即束流分流通道和用于调节束流分流通道的控制装置，便于对团簇束流的沉积密度进行调节，使得部分团簇束流分离或走额外的通道进行沉积，从而增大沉积间隙，达到控制密度的目的；