一种电极延长杆及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种电极延长杆及其应用方法，其中电极延长杆包括：电极棒，所述电极棒用于带动样品载体沿电极棒轴向运动；电极底座，所述电极底座设有两个安装孔，所述安装孔用于装配电极棒；环形安装片，所述环形安装片设有两个，且分别固定安装于两根电极棒，所述环形安装片设有环形导槽；样品载体，所述样品载体两端分别安装于两个环形安装片的环形导槽中，所述样品载体的两端可沿环形导槽滑动；其中所述电极底座密封安装于真空设备的底部。可以快速地调节蒸发源到基片的垂直距离，也可以在水平面上灵活地调节蒸发源相对基片的蒸发位点和角度。和角度。和角度。

【技术实现步骤摘要】
一种电极延长杆及其应用方法


[0001]本专利技术涉及真空镀膜
，尤其涉及一种电极延长杆及其应用方法。

技术介绍

[0002]真空镀膜技术是在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料并使之气化，蒸发粒子流直接射向基片并在基片上沉积形成固态薄膜的技术。蒸镀的物理过程包括：沉积材料蒸发或升华为气态粒子、气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送、气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜、薄膜原子重构或产生化学键合；
[0003]在蒸镀腔室内蒸发源的选择上，通常采用点源。然而，点源应用于大面积薄膜蒸镀时，需要考虑蒸发源到基片的合适距离以保证足够的薄膜均匀性。而蒸发源到基片的距离大小，一方面关系到材料的利用率；另一方面，还会影响所蒸镀材料的蒸发动能。在常见的真空蒸镀设备中，由于蒸镀电极是固定的，所以安装在电极上的蒸发源相对于基片的位置是固定不变的，这种固定关系会限制基片的大小；
[0004]现有技术公开了一种可伸缩的连接杆结构（CN215404478U），采用多段式垂直伸缩的方式，调节蒸发源的高度。但是在调节蒸发源高度的同时，需要考虑调节高度后，基片上所蒸镀膜层的均匀性，所以不能简单的通过调整垂直高度完成蒸镀，需要同时调整蒸发源相对于基片的蒸发位点和角度。此外，对于多种尺寸基片的加工，一方面需要多台机器，成本较高；另一方面，如果需要加工的基片大小差别较大，很难通过单纯调整垂直距离，完成高质量蒸镀。因此，蒸镀电极和蒸发源的设计及其相互匹配，对于制备大面积、高性能的光电薄膜极具挑战性；

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术所述的至少一个缺陷，本专利技术提供一种电极延长杆及其应用方法。可解决基片大小不一时，需要更换适配的蒸镀机进行蒸镀，来保证蒸镀质量，增加成本的问题。
[0006]本专利技术为解决其问题所采用的技术方案是：一种电极延长杆，包括：电极棒，所述电极棒用于带动样品载体沿电极棒轴向运动；电极底座，所述电极底座设有两个安装孔，所述安装孔用于装配电极棒；环形安装片，所述环形安装片设有两个，且分别固定安装于两根电极棒，所述环形安装片设有环形导槽；样品载体，所述样品载体两端分别安装于两个环形安装片的环形导槽中，所述样品载体的两端可沿环形导槽滑动；其中所述电极底座密封安装于真空设备的底部。
[0007]通过采用上述方案，电极棒装配于电极底座，可以进行垂直方向上的调整，样品载体的两端滑动安装于环形安装片上，用于在水平方向上调整样品载体的蒸发位点和角度，
可以更精细化的调整样品载体的位置，保证加工质量，同时通过设置环形安装片，只需要设置两个电极棒即可完成加工，节约了后续的成本。
[0008]进一步地，所述环形导槽设有压紧螺栓与螺帽，所述压紧螺栓穿过环形导槽与螺帽连接，用于压紧固定样品载体。
[0009]通过采用上述方案，压紧螺栓和螺帽更方便调整和固定时的操作。
[0010]进一步地，所述电极棒内设有空腔，所述空腔设有开口，所述空腔的开口设于电极棒连接环形安装片一端的对侧端部，所述空腔内安装有导水管，以用于电极棒的水冷降温。
[0011]通过采用上述方案，设置水冷系统，防止电极棒过热。
[0012]进一步地，所述电极棒设置的开口一侧设有快接接头，用于连接外部水源。
[0013]通过采用上述方案，方便水冷的接入。
[0014]进一步地，所述电极棒套设有绝缘套筒和密封圈，所述绝缘套筒和密封圈用于密封电极棒与安装孔的连接处。
[0015]通过采用上述方案，方便电极棒的安装和伸入长度调整。
[0016]本专利技术还提供一种电极延长杆的应用方法，采用上述的一种电极延长杆，包括如下步骤：S1、将电极延长杆安装至真空设备；S2、在垂直方向上，调整绝缘套筒和密封圈在电极棒上的位置，从而调整电极棒伸入真空设备内的长度；S3、在水平方向上，调整样品载体在环形安装片上的位置，调整完毕后，拧紧压紧螺栓；S4、设真空设备中，大小为100mm*100mm的基片朝向电极延长杆一面的中心点为原点，设样品载体中心距垂直于基片中心点的垂线的水平距离为L，设样品载体中心距离基片表面的距离为z，S2和S3步骤中样品载体的位置调整按照z=10（L+1）的关系进行调整；S5、在样品载体内加入蒸镀材料，开启针孔蒸镀机电源，通过机械泵和分子泵将腔体内的真空度抽至10
‑1‑
10
‑4Pa；S6、开启旋转电机，基片开始转动；S7、打开直流电源，对样品载体进行加热，通过调节电流控制蒸镀速度，待预热完成，蒸镀速度稳定后，再打开挡板，开始在玻璃片上沉积薄膜；S8、沉积完成后，关闭旋转电机和直流电源，腔体卸压，取出基片。
[0017]通过采用上述方案，可以将样品载体调整至最佳位置，保证蒸镀质量。
[0018]进一步地，S5步骤中所述的蒸镀材料为CsI、CsBr、PbI2或FAI。
[0019]进一步地，S7步骤中所述的蒸镀速度为0.2
‑
50
Å
/s。
[0020]进一步地，S5步骤中依次加入蒸镀材料CsI、CsBr、PbI2和FAI，S7步骤中所述的蒸镀速度为：CsI的蒸镀速度设置为0.2
‑
30
Å
/s，CsBr的蒸镀速度设置为0.2
‑
30
Å
/s，PbI2的蒸镀速度设置为1
‑
50
Å
/s ，FAI的蒸镀速度设置为1
‑
50
Å
/s。
[0021]进一步地，还包括步骤：S9、将基片在80
‑
200℃退火15
‑
60min，形成光电薄膜。
[0022]通过采用上述方案，在使用该装置沉积时，沉积的薄膜均匀性较好，可制作高质量薄膜。
[0023]综上所述，本专利技术提供的一种电极延长杆及其应用方法具有如下技术效果：
1.可以快速地调节蒸发源到基片的垂直距离，也可以在水平面上灵活地调节蒸发源相对基片的蒸发位点和角度；2.在保持薄膜良好均匀性的同时，提高了材料的利用率，对薄膜光电器件的性能也有提升；3.同一台真空蒸镀设备上，使得不同尺寸大小的基片都能保持良好的膜厚均匀性；4.将该电极延长杆用于薄膜光电器件制备工艺中的核心环节，在其他条件不变的情况下，通过调节蒸发源相对基片的高度和角度，可以调控薄膜的微观形貌以及薄膜的晶粒尺寸，最终可以实现薄膜光电器件光电转化效率的提升；
附图说明
[0024]图1为本专利技术中一种电极延长杆装置的结构示意图；图2为单根电极延长杆装置的爆炸视图；图3为本专利技术装置安装在真空设备上的结构示意图；图4为实施例1中蒸发源和基片的垂直方向距离与蒸发源在水平面位移的函数关系；图5为实施例4中碘化铅薄膜在两种不同蒸镀距离下的表面和截面SEM图；图6为实施例5中钙钛矿薄膜在两种不同蒸镀距离下的表面SEM图；图7为实施例4中两种不同蒸镀距离下制备的钙钛矿太阳能电池的电流密度与电压的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极延长杆，其特征在于，包括：电极棒(1)，所述电极棒(1)用于带动样品载体(4)沿电极棒(1)轴向运动；电极底座(2)，所述电极底座(2)设有两个安装孔(21)，所述安装孔(21)用于装配电极棒(1)；环形安装片(3)，所述环形安装片(3)设有两个，且分别固定安装于两根电极棒(1)，所述环形安装片(3)设有环形导槽(31)；样品载体(4)，所述样品载体(4)两端分别安装于两个环形安装片(3)的环形导槽(31)中，所述样品载体(4)的两端可沿环形导槽(31)滑动；其中所述电极底座(2)密封安装于真空设备的底部。2.根据权利要求1所述的一种电极延长杆，其特征在于，所述环形导槽(31)设有压紧螺栓(32)与螺帽，所述压紧螺栓(32)穿过环形导槽(31)与螺帽连接，用于压紧固定样品载体(4)。3.根据权利要求2所述的一种电极延长杆，其特征在于，所述电极棒(1)内设有空腔，所述空腔设有开口，所述空腔的开口设于电极棒(1)连接环形安装片(3)一端的对侧端部，所述空腔内安装有导水管(5)，以用于电极棒(1)的水冷降温。4.根据权利要求3所述的一种电极延长杆，其特征在于，所述电极棒(1)设置的开口一侧设有快接接头(11)，用于连接外部水源。5.根据权利要求4所述的一种电极延长杆，其特征在于，所述电极棒(1)套设有绝缘套筒(6)和密封圈(7)，所述绝缘套筒(6)和密封圈(7)用于密封电极棒(1)与安装孔(21)的连接处。6.一种电极延长杆的应用方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
5任意一项所述的一种电极延长杆，包括如下步骤：S1、将电极延长杆安装至真空设备；S2、在垂直方向上，调整绝缘套筒(6)和密封圈(7)在电极棒(1)上的位置，从而调整电极棒(1)伸入真空设备内的长度；S3、在水平方向上，调整样品载体(4)在环形安装片(3)上的位置，调整完毕后，拧紧压紧螺栓(32)；S4、设真空设备中，大小为100mm*100mm的基片(9)朝向电极延长...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁素霞，邹盛，董源，张文君，于天宇，苏杰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：