本申请公开了曲面薄膜沉积方法及装置。该曲面薄膜沉积装置包括：反应腔，具有第一窗口，用于激光束的入射；靶台，位于所述反应腔的内部，用于支撑靶材；固定台，位于所述反应腔的内部，用于支撑镀膜基体；加热器，位于所述反应腔的内部，用于对镀膜基体进行加热，其中，所述镀膜基体为曲面，所述靶材为圆锥形或其它包括一部分圆锥形侧面的形状，所述圆锥形的侧面为所述激光束的入射表面，所述加热器和所述靶台分别位于所述镀膜基体的内部和外部。该曲面薄膜沉积装置不仅实现了曲面的脉冲激光薄膜沉积，而且还提高了薄膜的均匀度和平整度。而且还提高了薄膜的均匀度和平整度。而且还提高了薄膜的均匀度和平整度。
【技术实现步骤摘要】
曲面薄膜沉积方法及其装置
[0001]本专利技术涉及薄膜沉积
，特别涉及一种曲面薄膜沉积方法及其装置。
技术介绍
[0002]超导薄膜制成的天线、谐振器、滤波器、延迟线等微波通讯器件具有常规材料(如金、银等)无法比拟的高灵敏度，从而受到各国军方的重视，成为未来电子对抗战中的关键技术，也是新一代通信技术的“未来”。在大型粒子加速器中，超导薄膜也表现出了巨大的市场前景。
[0003]过去的五十多年，射频超导技术取得了巨大的成功，以高纯度铌材制作的射频超导腔在国际上新兴的已建成或在建中的加速器装置(如LHC，E
‑
XFEL，LCLS
‑
II，FRIB等)上已有了广泛的应用。然而进入21世纪以后，受材料本征性能的限制，铌腔发展速度变缓慢，难以满足未来的大型超导加速器对其性能提出的更高要求(更高品质因数和更高加速梯度)。相比于铌，Nb3Sn具有更高的超导转变温度、过热磁场和同温度下更低的表面电阻。因此，Nb3Sn镀膜腔不仅拥有更高的性能，还可以把工作温度从2K提升到4.2K，降低系统的运行成本。美国费米实验室在2019年就预计：在LCLS
‑
II
‑
HE项目之后，未来的高能射频超导加速器和工业小型高功率加速器将全面转向铌三锡技术。目前看来这个预言正在一步一步成为现实。
[0004]脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)技术作为制备超导薄膜的重要技术，通过激光与靶材料的相互作用，在靶材料的法线方向产生等离子体，等离子体在镀膜基体的表面成核，长大形成薄膜。
[0005]可以看到，实用化超导薄膜具有不可替代的战略和经济需求，但是当前我国与国际先进水平仍有差距，如制备高质量大面积曲面膜等需要攻克一系列应用基础和关键技术难题。若采用从国外购置的相应器材以及超导薄膜，一方面价格较高，无法大量购置，另一方面不能购置到国际先进水平的设备。
技术实现思路
[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种曲面薄膜沉积方法及其装置，通过三角锥形的靶材设计，以及激光束在第一平面内的移动扫描以及靶材在第二方向上的移动，使得曲面镀膜基体表面能够沉积薄膜。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供一种曲面薄膜沉积沉积装置，包括：反应腔，具有第一窗口，用于激光束的入射；靶台，位于所述反应腔的内部，用于支撑靶材；固定台，位于所述反应腔的内部，用于支撑镀膜基体；加热器，位于所述反应腔的内部，用于对镀膜基体进行加热，其中，所述镀膜基体为曲面，所述靶材为圆锥形或其它包括一部分圆锥形侧面的形状，所述圆锥形的侧面为所述激光束的入射表面，所述加热器和所述靶台分别位于所述镀膜基体的内部和外部。
[0008]可选地，所述靶材位于所述镀膜基体内部，以在所述镀膜基体的内表面沉积薄膜。
[0009]可选地，所述靶材位于所述镀膜基体外部，以在所述镀膜基体的外表面沉积薄膜。
[0010]可选地，所述激光束在第一平面内进行移动扫描，所述第一平面平行于所述靶材的底面。
[0011]可选地，所述激光束在所述第一平面内沿靶材底面的圆区域内螺旋往复移动，以使所述镀膜基体位于同一平面的不同位置进行薄膜沉积。
[0012]可选地，所述激光束在所述第一平面内沿靶材的底面半径或直径做往复运动。
[0013]可选地，所述镀膜基体沿所述镀膜基体的中心线旋转，所述镀膜基体的中心线垂直于所述第一平面。
[0014]可选地，所述激光束在所述靶材表面的入射点随位置的不同其停留时间不同。
[0015]可选地，所述靶材的侧面与底面之间的夹角可以改变。
[0016]可选地，所述靶台沿第二方向做往复运动，所述第二方向垂直于所述第一平面。
[0017]可选地，所述靶台和所述靶材沿靶材的中心旋转，所述靶材的中心垂直于所述第一平面。
[0018]可选地，所述加热器为曲面加热器，与所述镀膜基体的形状相匹配。
[0019]可选地，所述加热器对所述镀膜基体接触式加热或无接触式加热。
[0020]可选地，所述靶材沿第一方向作往复运动，所述第一方向平行于所述第一表面。
[0021]可选地，所述镀膜基体沿所述镀膜基体的中心线旋转，所述镀膜基体的中心线平行于所述第一方向。
[0022]可选地，所述激光束沿第三方向在所述靶材侧表面的底端和顶端之间做往复运动。
[0023]可选地，所述靶台和所述靶材沿靶材的中心旋转，所述靶材的中心平行于所述第三方向。
[0024]可选地，还包括：激光装置，用于产生激光束，位于所述反应腔外。
[0025]可选地，所述激光装置包括：激光器，用于产生激光束；聚焦镜，位于所述激光器与所述反应腔之间，用于对所述激光器产生的激光束进行聚焦；第一电机，与所述激光器连接，用于控制所述激光束在所述靶材侧表面的扫描路径。
[0026]可选地，还包括：第二电机，与所述靶台连接，用于控制所述靶材的往复运动和沿中心的旋转。
[0027]根据本专利技术的另一方面，提供一种曲面薄膜沉积方法，包括：在反应腔内固定好镀膜基体和靶材，将所述镀膜基体加热至预定温度，并控制所述靶材沿中心旋转；将所述激光器产生的激光束入射到所述靶材表面，使所述靶材的源材料溅射并沉积在所述镀膜基体的表面，其中，所述镀膜基体为曲面，所述靶材为圆锥形或其它包括一部分圆锥形侧面的形状，所述圆锥形的侧表面为所述激光束的入射表面。
[0028]可选地，所述靶材位于所述镀膜基体内部，以在所述镀膜基体的内表面沉积薄膜。
[0029]可选地，所述靶材位于所述镀膜基体外部，以在所述镀膜基体的外表面沉积薄膜。
[0030]可选地，所述激光束在第一平面内进行移动扫描，所述第一平面平行于所述靶材的底面。
[0031]可选地，所述激光束在所述第一平面内沿靶材底面的圆区域内螺旋往复移动，以使所述镀膜基体位于同一平面的不同位置进行薄膜沉积。
[0032]可选地，所述激光束在所述第一平面内沿靶材的底面半径做往复运动。
[0033]可选地，所述镀膜基体沿所述镀膜基体的中心线旋转，所述镀膜基体的中心线垂直于所述第一平面。
[0034]可选地，所述激光束在所述靶材表面的入射点随位置的不同其停留时间不同。
[0035]可选地，所述靶材的侧面与底面之间的夹角可以改变。
[0036]可选地，所述靶台沿第二方向做往复运动，所述第二方向平行于所述靶材的高所在的直线，且所述第二方向垂直于所述第一平面。
[0037]可选地，所述靶台和所述靶材沿靶材的中心旋转，所述靶材的中心垂直于所述第一平面。
[0038]本专利技术提供的曲面薄膜沉积方法及装置，采用圆锥形的靶材，圆锥形的侧面为激光束的入射表面，通过移动控制靶材沿预定方向作往复运动，使得激光束照射靶材产生的羽辉体能够在曲面的镀膜基体的内表面或外表面沉积薄膜。
[0039]在一个实施例中，在曲面的镀膜基体的内表面或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种曲面薄膜沉积装置，其特征在于，包括：反应腔，具有第一窗口，用于激光束的入射；靶台，位于所述反应腔的内部，用于支撑靶材；固定台，位于所述反应腔的内部，用于支撑镀膜基体；加热器，位于所述反应腔的内部，用于对镀膜基体进行加热，其中，所述镀膜基体为曲面，所述靶材为圆锥形或其它包括一部分圆锥形侧面的形状，所述圆锥形的侧面为所述激光束的入射表面，所述加热器和所述靶台分别位于所述镀膜基体的内部和外部。2.根据权利要求1所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材位于所述镀膜基体内部，以在所述镀膜基体的内表面沉积薄膜。3.根据权利要求1所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材位于所述镀膜基体外部，以在所述镀膜基体的外表面沉积薄膜。4.根据权利要求2或3所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述激光束在第一平面内进行移动扫描，所述第一平面平行于所述靶材的底面。5.根据权利要求4所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述激光束在所述第一平面内沿靶材底面的圆区域内螺旋往复移动，以使所述镀膜基体位于同一平面的不同位置进行薄膜沉积。6.根据权利要求4所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述激光束在所述第一平面内沿靶材的底面半径或直径做往复运动。7.根据权利要求6所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述镀膜基体沿所述镀膜基体的中心线旋转，所述镀膜基体的中心线垂直于所述第一平面。8.根据权利要求4所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述激光束在所述靶材表面的入射点随位置的不同其停留时间不同。9.根据权利要求8所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材的侧面与底面之间的夹角可以改变。10.根据权利要求9所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶台沿第二方向做往复运动，所述第二方向垂直于所述第一平面。11.根据权利要求10所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶台和所述靶材沿靶材的中心旋转，所述靶材的中心垂直于所述第一平面。12.根据权利要求1所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述加热器为曲面加热器，与所述镀膜基体的形状相匹配。13.根据权利要求12所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述加热器对所述镀膜基体接触式加热或无接触式加热。14.根据权利要求3所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材沿第一方向作往复运动，所述第一方向平行于所述第一表面。15.根据权利要求14所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述镀膜基体沿所述镀膜基体的中心线旋转，所述镀膜基体的中心线平行于所述第一方向。16.根据权利要求14所述的曲面薄膜沉积装置，其特征在于，所述激光束沿第三方向在所述靶材侧表面的底端和顶端之间做往复运动。
17.根据权利要求14所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯中沛，杨景婷，金魁，袁洁，许波，赵忠贤，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。