一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法
本专利技术涉及纳米团簇沉积
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术还公开了一种纳米团簇的束流密度控制装置的使用方法，本专利技术具备以下优点：本专利技术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；通过束流分流通道给团簇束流提供一个额外的团簇束流通道，第一分流孔和第二分流孔交错设置，挡板与锥形体相贴时，第一分流孔和第二分流孔封闭；反之，则二者连通，从而可以提供一个额外的团簇束流通道。通过控制装置，电场发生器，使得部分极性团簇束流穿过第一分流孔、第二分流孔沉积在电极板上，此时束流约束小孔输出的团簇束流减少，通过推杆单机，驱动隔板上下运动，隔板向上运动时，隔板上侧的第二分流孔流量降低，隔板下侧的流量增多，达到调节沉积密度的作用。附图说明图1为本专利技术提出的一种纳米团簇的束流密度控制装置及其使用方法的结构示意图；图2为本专利技术中束流密度控制装置；图3为本专利技术中束流密度控制装置一种状态示意图；图4为本专利技术中束流密度控制装置另一种状态示意图。图中：1冷凝腔、2气管、3溅射枪、4液氮喷管、5差分真空腔、6罗茨泵、7分子泵、8气动力喷头、9锥形体、10束流约束小孔、11束流密度控制装置、111推杆电机、112挡板、113隔板、114电极板、115固定板、116电场发生器、117第一分流孔、118第二分流孔、12沉积腔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-4，一种纳米团簇的束流密度控制装置，包括冷凝腔1、差分真空腔5和沉积腔12，所述冷凝腔1内设置有气管2、溅射枪3和液氮喷管4，所述冷凝腔1内设置有罗茨泵6，所述差分真空腔5和沉积腔12内均设置有分子泵，所述冷凝腔1和差分真空腔5之间设置有气动力喷头8。所述差分真空腔5与沉积腔12之间设置有锥形体9，所述锥形体上设置有束流约束小孔10和束流密度控制装置11，由于团簇束流经过气动力喷头8是发散型的，此处约束小孔可以将发散的尺寸分布不均的束流挡住，只留均匀分布的团簇束流继续飞行。所述束流密度控制装置11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，具体如下设置：所述调节束流分流通道包括设置在锥形体9上的第一分流孔117，转动连接在锥形体9上的挡板112，挡板112与锥形体9的连接处设置有电机并由电机驱动其旋转，设置在挡板112上的第二分流孔118，在本实施例中，所述第一分流孔117和第二分流孔118交错设置，所述挡板112与锥形体9相贴时，所述第一分流孔117和第二分流孔118封闭；反之，则二者连通，从而可以提供一个额外的团簇束流通道。所述控制装置包括推杆电机111、隔板113、电极板114、固定板115和电场发生器116，所述电场发生器116与电极板114电性连接，所述推杆电机111设置在挡板112上且其推杆上设置有隔板113，所述隔板113上设置有固定板115，所述电极板114设置在固定板115上，隔板113和固定板115均采用绝缘材质，电场发生器116可使用电源，电极板114的数量为两个且对称放置产生匀强电场。上述的一种纳米团簇的束流密度控制装置的使用方法，该方法包括如下步骤：步骤一、开启罗茨泵6和分子泵7对冷凝腔1、差分真空腔5和沉积腔12进行抽真空，形成冷凝腔1、差分真空腔5和沉积腔12的压力逐渐减少；步骤二、通过液氮喷管4向冷凝腔1内通入液氮，并等待冷凝腔1冷凝后，通过气管2冷凝腔1内填充缓冲气体和溅射气体，并开启溅射电源，开始溅射，原子与离子在缓冲气体中膨胀并冷凝，导致形核的发生并生长成为团簇；步骤三、团簇通过气动力喷头8向差分真空腔5内喷射定向的团簇束流，团簇进入差分真空腔5内停止团簇生长，锥形体9将发散的尺寸分布不均的束流挡住，只留均匀分布的团簇束流继续飞行通过束流约束小孔10进入沉积腔12内；步骤四、常态下挡板112与锥形体9贴合，第一分流孔117和第二分流孔118封闭，需要调节团簇束流密度时，开启驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，包括冷凝腔(1)、差分真空腔(5)和沉积腔(12)，所述冷凝腔(1)内设置有气管(2)、溅射枪(3)和液氮喷管(4)，所述冷凝腔(1)内设置有罗茨泵(6)，所述差分真空腔(5)和沉积腔(12)内均设置有分子泵，所述冷凝腔(1)和差分真空腔(5)之间设置有气动力喷头(8)；/n所述差分真空腔(5)与沉积腔(12)之间设置有锥形体(9)，所述锥形体上设置有束流约束小孔(10)和束流密度控制装置(11)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，包括冷凝腔(1)、差分真空腔(5)和沉积腔(12)，所述冷凝腔(1)内设置有气管(2)、溅射枪(3)和液氮喷管(4)，所述冷凝腔(1)内设置有罗茨泵(6)，所述差分真空腔(5)和沉积腔(12)内均设置有分子泵，所述冷凝腔(1)和差分真空腔(5)之间设置有气动力喷头(8)；
所述差分真空腔(5)与沉积腔(12)之间设置有锥形体(9)，所述锥形体上设置有束流约束小孔(10)和束流密度控制装置(11)。


2.根据权利要求1所述的一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，所述束流密度控制装置(11)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。


3.根据权利要求2所述的一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，所述调节束流分流通道包括设置在锥形体(9)上的第一分流孔(117)，转动连接在锥形体(9)上的挡板(112)，挡板(112)与锥形体(9)的连接处设置有电机并由电机驱动其旋转，设置在挡板(112)上的第二分流孔(118)。


4.根据权利要求3所述的一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，所述第一分流孔(117)和第二分流孔(118)交错设置，所述挡板(112)与锥形体(9)相贴时，所述第一分流孔(117)和第二分流孔(118)封闭；反之，则二者连通。


5.根据权利要求4所述的一种纳米团簇的束流密度控制装置，其特征在于，所述控制装置包括推杆电机(111)、隔板(113)、电极板(114)、固定板(115)和电场发生器(116)，所述电场发生器(116)与电极板(114)电性连接，所述推杆电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘风光，吴鹏，赵巍胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学合肥创新研究院北京航空航天大学合肥研究生院，
类型：发明
国别省市：安徽;34