【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁控溅射，更具体地说，涉及一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置及方法。
技术介绍
1、纳米团簇合成方法通常包括物理方法和化学方法。化学方法可以合成各种类型的纳米团簇具有一定的合成优势，但由于化学反应过程中，需要较长的时间才能达到所需要的纳米团簇大小和形状，从而影响团簇合成的效率。同时由于化学反应过程中会产生一定的废弃物，如废气、废水等，除了分离困难、影响纳米团簇性能外也会对环境造成污染。因此物理方法合成纳米团簇因为合成效率高、无污染、团簇尺寸可控等特点显现出独特的优势。
2、高压磁控溅射系统制备纳米团簇属于磁控溅射镀膜的一种，是一种新型或改进型磁控溅射技术，与传统磁控溅射方法不同的是，高压磁控溅射系统将阴极与镀膜基板分别置于两个不同的腔体之中，一个腔体用于产生稳定的团簇束流，另一个用于沉积纳米团簇材料。此种方法的好处在于溅射与沉积过程的分离能够避免纳米团簇材料污染，保持沉积腔体清洁。
3、传统的磁控溅射技术多采用平衡磁控溅射，即在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈。这样的磁场布置能够增加气体分子碰撞和电离的过程，即使在较低的气体压力下也可维持放电。然而由于磁场作用二次电子被束缚在靶材附近，等离子体区也被强烈地束缚在靶材的表面导致有效镀膜区缩短，这种常规的磁场布置不利于稳定纳米团簇束流的形成。因此想要产生稳定的纳米团簇束流，阴极磁场的布置是必须要考虑的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能够产生稳定纳米
2、本专利技术技术方案提供一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，包括阴极磁场阵列、团簇室和压差室；所述阴极磁场阵列置于阴极铜柱内，所述阴极磁场阵列包括中心固定的中心磁铁和边缘位置固定的边缘磁铁，所述阴极磁场阵列贯穿圆孔底部的磁轭底座，所述阴极磁场阵列处于磁控溅射阴极靶的头部，氩气环环绕在磁控溅射阴极靶的外围；
3、所述团簇室位于所述压差室内并共用分子泵及机械泵，所述磁控溅射阴极靶及氩气环位于团簇室内部，所述团簇室前端具有可更换的圆形盲板，所述圆形盲板中心圆具有贯通的圆孔。
4、在一个优选地实施例中，所述阴极铜柱中心及边缘设有圆柱形凹槽，所述阴极铜柱中心及边缘所设圆柱形凹槽深度一致，所述阴极铜柱中心圆柱形凹槽直径大于边缘所设圆柱形凹槽；所述阴极铜柱中心及边缘圆柱形凹槽底部固定有磁轭底座。
5、在一个优选地实施例中，所述中心磁铁与所述边缘磁铁下端平齐，并固定在磁轭底座上；所述中心磁铁的磁化方向与所述边缘磁铁的磁化方向反向平行；所述中心磁铁与边缘磁铁为圆柱，其直径小于阴极铜柱上圆柱形凹槽直径；所述边中心磁铁的高度与阴极铜柱中心圆柱形凹槽深度一致。
6、在一个优选地实施例中，所述边缘磁铁圆柱的高度为1mm-5mm。
7、在一个优选地实施例中，所述氩气环为中空不锈钢管，其在靶材一侧表面均匀分布有小孔。
8、在一个优选地实施例中，所述圆形盲板中心圆贯通圆孔的尺寸为1mm-6mm。
9、一种能够产生稳定纳米团簇束流的方法，包括如下步骤：
10、s1：将中间磁铁和边缘赤铁放入铜柱的中心及边缘的圆柱形凹槽中，构成一种阴极磁场阵列；
11、s2：调整磁控溅射阴极靶横向位置，使得阴极靶距离氩气环至合适位置；
12、s3：更换团簇室盲板，根据需要选择对应孔径的盲板；
13、s4：在磁控溅射阴极头部放置所需金属靶材；
14、s5：使用机械泵和分子泵对抽取团簇室及压差室真空；
15、s6：设置氩气的压力在10pa-120 pa之间；
16、s7：设置直流电源功率，范围在100w-300w之间，待靶材起辉后即可获得稳定的纳米团簇束流。
17、本专利技术技术方案的有益效果是：
18、本专利技术所提供的一种能够产生稳定纳米团簇束流的方法，通过边缘磁场的替换，以适应不同材料的纳米团簇产生。通过手动或电机驱动调整氩气环与磁控溅射阴极靶的横向距离改变纳米团簇的尺寸大小。通过替换团簇室前端带不同尺寸圆孔的盲板可以调节团簇的大小，进行改变纳米团簇的形成速率。
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1.一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，包括阴极磁场阵列(1)、团簇室(8)和压差室(9)；所述阴极磁场阵列(1)置于阴极铜柱(2)内，所述阴极磁场阵列(1)包括中心固定的中心磁铁(3)和边缘位置固定的边缘磁铁(4)，所述阴极磁场阵列(1)贯穿圆孔底部的磁轭底座(5)，所述阴极磁场阵列(1)处于磁控溅射阴极靶(6)的头部，氩气环(7)环绕在磁控溅射阴极靶(6)的外围；
2.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述阴极铜柱(2)中心及边缘设有圆柱形凹槽，所述阴极铜柱(2)中心及边缘所设圆柱形凹槽深度一致，所述阴极铜柱(2)中心圆柱形凹槽直径大于边缘所设圆柱形凹槽；所述阴极铜柱(2)中心及边缘圆柱形凹槽底部固定有磁轭底座(5)。
3.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述中心磁铁(3)与所述边缘磁铁(4)下端平齐，并固定在磁轭底座(5)上；所述中心磁铁(3)的磁化方向与所述边缘磁铁(4)的磁化方向反向平行；所述中心磁铁(3)与边缘磁铁(4)为圆柱，其直径小于阴极铜柱(2)上圆柱形凹槽
4.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述边缘磁铁(4)圆柱的高度为1mm-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述氩气环(7)为中空不锈钢管，其在靶材一侧表面均匀分布有小孔。
6.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述圆形盲板(12)中心圆贯通圆孔的尺寸为1mm-6mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，包括阴极磁场阵列(1)、团簇室(8)和压差室(9)；所述阴极磁场阵列(1)置于阴极铜柱(2)内，所述阴极磁场阵列(1)包括中心固定的中心磁铁(3)和边缘位置固定的边缘磁铁(4)，所述阴极磁场阵列(1)贯穿圆孔底部的磁轭底座(5)，所述阴极磁场阵列(1)处于磁控溅射阴极靶(6)的头部，氩气环(7)环绕在磁控溅射阴极靶(6)的外围；
2.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述阴极铜柱(2)中心及边缘设有圆柱形凹槽，所述阴极铜柱(2)中心及边缘所设圆柱形凹槽深度一致，所述阴极铜柱(2)中心圆柱形凹槽直径大于边缘所设圆柱形凹槽；所述阴极铜柱(2)中心及边缘圆柱形凹槽底部固定有磁轭底座(5)。
3.根据权利要求1所述的一种能够产生稳定纳米团簇束流的装置，其特征在于，所述中心磁铁(3)与所述边缘...
【专利技术属性】
技术研发人员：付晨，刘风光，陶旭，孙笑寒，彭守仲，张悦，赵巍胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学合肥创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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