一种薄膜制备装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种薄膜制备装置和方法。所述薄膜制备装置，用于把粉料气化后沉积在衬底上生成薄膜，包括用于对所述粉料加热以形成原子和/或分子蒸气的气相形成装置、用于产生热电子并通过热电子使从气相形成装置输出的原子和/或分子蒸气中的原子或分子带弱电的热电子发生器和用于产生加速电场使带弱电的原子或分子加速运动并沉积至衬底的加速电极。本发明专利技术还公开了一种薄膜制备方法。本发明专利技术具有如下优点：薄膜可以实现快速沉积，成膜质量高、膜层致密、附着力强、结晶性强，对衬底及薄膜损伤小，便于控制成膜的过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于薄膜制造
，具体涉及。
技术介绍
近年来，薄膜材料在很多领域都得到广泛应用。薄膜的广泛应用，对薄膜的生产提出了比较高的要求。在实际生产中，既需要制备性能优良的薄膜，又希望成本低廉。一些低成本的薄膜快速沉积技术近年来得到了快速发展，如离子镀、蒸镀、喷涂法等。喷涂法是采用气体携带大量的粒子进行沉积，具有下述明显的优点粒子一般含有较多的原子或分子，可以实现快速的沉积；而且由于这些粒子是被气体携带至衬底上进行生长的，粒子的能量不高，对衬底的损伤也较小。但是喷涂法也具有明显的缺点由于粒 子中含有多个原子，且粒子能量较小，一方面无法为薄膜提供充足的生长驱动力，另一方由于含有的原子较多，在喷涂的过程中容易出现粒子团簇的现象，因此现有的喷涂法很难获得附着力好、致密、结晶性好的薄膜。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术要解决的问题是，提供一种沉积速度快，成膜质量好的薄膜制备装置，解决现有技术在喷涂的过程中容易出现的多个粒子团簇团聚的现象，以获得致密的、附着力好、结晶性好的薄膜。为解决上述问题，本专利技术提供了一种薄膜制备装置，用于把粉料气化后沉积在衬底上生成薄膜，包括用于对所述粉料加热以形成原子和/或分子蒸气的气相形成装置、用于产生热电子并通过热电子使从所述气相形成装置输出的所述原子和/或分子蒸气中的原子或分子带弱电的热电子发生器和用于产生加速电场使带弱电的所述原子或分子加速运动并沉积至所述衬底的加速电极。作为优选，所述气相形成装置包括依次设置并连通的进料腔、加热腔和喷涂腔，其中，所述进料腔未与所述加热腔连接的一端设有用于输入所述粉料的进料口和用于输入运载气体以携带所述粉料的进气口 ；所述加热腔的周围设有用于加热所述粉料以使所述粉料形成原子和/或分子蒸气的加热元件；所述喷涂腔的下端设有所述喷涂口，所述原子和/或分子蒸气通过所述喷涂口喷出所述气相形成装置。作为优选，所述加速电极包括位于所述气相形成装置设有喷涂口一侧的负电极板和与所述负电极板平行的正电极板；所述热电子发生器位于所述正电极板与负电极板之间，所述衬底位于热电子发生器与正电极板之间并平行于所述正电极板。作为优选，所述正、负电极板之间的电压在O-IOkV之间并且可调，所述正、负电极板之间的距离在5-20cm之间。作为优选，所述进料腔从设有所述进料口进气口的一端到与所述加热腔连接的一端为横截面逐渐变小的倒喇叭口状；所述喷涂腔从与所述加热腔相连的一端到设有喷涂口的一端为横截面逐渐变大的喇叭口状；位于所述进料腔与喷涂腔之间的所述加热腔为狭长的腔室。作为优选，所述加热腔沿所述原子和/或分子蒸气前进方向的高度在10cm-70cm之间，宽度在lcm_15cm之间。作为优选,所述喷涂口为宽度为0. 2mm-5mm的狭缝或依次排列的孔径为5 u m-5mm的多个气孔。本专利技术还提供了一种薄膜制备方法，用于把粉料气化后沉积在衬底上生成薄膜，包括如下步骤(I)通过运载气体运载所述粉料； (2)对所述粉料加热以形成原子和/或分子蒸气；(3)让所述原子和/或分子蒸气经过热电子区，使其中的原子或分子在热电子区中带弱电；(4)使带弱电的所述原子或分子在加速电场中加速运动并沉积至所述衬底以形成薄膜。作为优选，在步骤(2)中，加热所述粉料的温度为500-1200°C。作为优选,所述粉料的粒径不超过100 V- m。作为优选，所述加速电场为匀强电场，所述匀强电场的场强为0_200kV/m。与采用喷涂法制备薄膜的现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果I、薄膜可以实现快速沉积，2、成膜质量高、膜层致密、附着力强、结晶性强，3、对衬底及薄膜损伤小，4、便于控制成膜的过程。附图说明图I为本专利技术的实施例一的薄膜制备装置的结构示意图；图2为本专利技术的实施例二的薄膜制备装置的结构示意图；图3为图2所示的薄膜制备装置中的喷涂腔的底部结构的放大示意图；图4为本专利技术的实施例三的薄膜制备装置的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图详细说明本专利技术的实施例。实施例一如图I所示，本专利技术的实施例一的薄膜制备装置，包括气相形成装置10、热电子发生器106和加速电极。其中，气相形成装置10用于加热粉料以形成原子和/或分子蒸气，所述原子和/或分子蒸气在运载气体的推动下从气相形成装置10内喷出。气相形成装置10包括依次设置的进料腔111，加热腔112和喷涂腔113，在本实施例中进料腔111，加热腔112和喷涂腔113为一体成型的。在进料腔111的上部设有用于输入所述运载气体的进气口101和用于输入粉料的进料口 102，作为原料的粉料经过仔细研磨后，粒径不超过lOOym，在外部的供料系统的控制下，经过进料口 102进入到进料腔111，粉料在从进气口 101进来的运载气体的携带下，进入到加热腔112内并迅速升华，其中运载气体为氩气或氦气等惰性气体或者氮气等不易与粉料发生化学反应的气体，运载气体的流量和流速可由质量流量计进行控制。作为优选方案，如图I所示，本实施例中进料腔111的纵剖面为从上至下逐渐收缩的倒喇叭口状，根据流体力学的原理，运载气体的速度逐渐变大，便于携带粉料进入加热腔112内，并使粉料在运载气体中分散均匀。在本实施例中，所述热电子发生器106为带有电源107的热电子灯丝。在加热腔112的周围设有加热元件103，在本实施例中加热元件103为缠绕在加热腔112周围的电阻丝，当然加热元件103还可以为排列在加热腔112周围的硅碳棒。加热元件103与加热电源105连接，用于产生500-1200°C的高温，把位于加热腔112内的粉料加热形成原子和/或分子蒸气。加热腔112为狭长的腔室，其沿所述原子和/或分子蒸气前进方向的高度为10cm-70cm之间，宽度在lcm_15cm之间，宽度和高度的数值可以根据实际情况进行选取，加热腔112的长度根据衬底进行选择。狭长的腔室便于对加热腔112进行加热，提高加热元件的加热效率，使加热腔112内各处的温度保持一致。经过加热形成的原子和/或分子蒸气在不断进入的运载气体的推动下从加热腔112进入喷涂腔113后经喷涂口喷出该气相形成装置10。如图I所示，作为优选方案，本实施例中喷涂腔113的纵剖面 为从上至下逐渐扩大的喇叭口状，可以使原子和/或分子蒸气在喷涂腔113中部过冷凝结形成一定的原子或分子团簇，并能增加积聚在喷涂腔113内的原子和/或分子蒸气的压强。高温的原子和/或分子蒸气在运载气体的推动下不断从加热腔112进入喷涂腔113内，并在喷涂腔113积聚，经过喷涂腔113底部的狭缝104形成均匀的蒸气流喷出气相形成装置10，狭缝104可以进一步提高原子和/或分子蒸气的流速。作为优选方案，如图I所示，本实施例中，狭缝104的宽度为0. 3mm,当然狭缝104的宽度可在0.之间进行选择，如0.2mm、0. 5mm、1mm、I. 5mm、2mm、3mm、4mm、5mm等，狭缝104的宽度越小，原子和/或分子蒸气流出的速度就越大。加热腔112内的温度很高，而喷涂腔113周围并无加热设备，与加热腔112相比，喷涂腔113内的温度较低，原子和/或分子蒸气进入喷涂腔113后形成一定的过冷度，蒸气会出现过冷而凝结，出现部分原子或分子团簇。这些团簇中都含有较多的原子或分子，能够向衬底100输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜制备装置，用于把粉料气化后沉积在衬底上生成薄膜，其特征在于，包括用于对所述粉料加热以形成原子和/或分子蒸气的气相形成装置、用于产生热电子并通过热电子使从所述气相形成装置输出的所述原子和/或分子蒸气中的原子或分子带弱电的热电子发生器和用于产生加速电场使带弱电的所述原子或分子加速运动并沉积至所述衬底的加速电极。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜制备装置，用于把粉料气化后沉积在衬底上生成薄膜，其特征在于，包括用于对所述粉料加热以形成原子和/或分子蒸气的气相形成装置、用于产生热电子并通过热电子使从所述气相形成装置输出的所述原子和/或分子蒸气中的原子或分子带弱电的热电子发生器和用于产生加速电场使带弱电的所述原子或分子加速运动并沉积至所述衬底的加速电极。2.如权利要求I所述的薄膜制备装置，其特征在于，所述气相形成装置包括依次设置并连通的进料腔、加热腔和喷涂腔，其中， 所述进料腔未与所述加热腔连接的一端设有用于输入所述粉料的进料口和用于输入运载气体以携带所述粉料的进气口； 所述加热腔的周围设有用于加热所述粉料以使所述粉料形成原子和/或分子蒸气的加热元件； 所述喷涂腔的下端设有所述喷涂口，所述原子和/或分子蒸气通过所述喷涂口喷出所述气相形成装置。3.如权利要求I或2所述的薄膜制备装置，其特征在于，所述加速电极包括位于所述气相形成装置设有喷涂口一侧的负电极板和与所述负电极板平行的正电极板；所述热电子发生器位于所述正电极板与负电极板之间，所述衬底位于热电子发生器与正电极板之间并平行于所述正电极板。4.如权利要求3所述的薄膜制备装置，其特征在于，所述正、负电极板之间的电压在O-IOkV之间并且可调，所述正、负电极板之间的距离在5-20cm之间。5.如权利要求2所述的薄膜制备装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋猛，
申请(专利权)人：无锡尚德太阳能电力有限公司，四川尚德太阳能电力有限公司，
类型：发明
国别省市：