專利名稱：一種用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及薄膜制備領(lǐng)域，特別是涉及制備大面積薄膜的工藝技術(shù)領(lǐng)域。
以往利用激光法制備薄膜的工藝技術(shù)，通常采用的是加熱器固定，而通過激光對(duì)靶進(jìn)行掃描以及旋轉(zhuǎn)靶來完成工作的(文獻(xiàn)1，用于制備薄膜的單晶硅輻射加熱器，專利號(hào)ZL95224595.7)。隨著基片的不斷增大，靶和加熱器的尺寸也不斷加大，激光對(duì)靶的掃描范圍也要相應(yīng)增大，而當(dāng)光路超出激光的聚焦范圍后，必將導(dǎo)致激光在靶面能量密度差別過大進(jìn)而使掃描時(shí)濺射出來的羽輝大小不一，破壞薄膜的整體均勻性。另一方面(如


圖1所示)，由于靶9與加熱裝置10為平行放置，激光11通過聚焦透鏡12聚焦后，射向全反射鏡13，反射鏡安裝在激光掃描器18上。通過掃描器帶動(dòng)反射鏡不停地做二維掃描，使激光打向靶時(shí)能夠在靶面上進(jìn)行掃描。其濺射出的羽輝14噴向?qū)γ娴幕?5，從而達(dá)到生長(zhǎng)膜的目的。如果加熱裝置及激光掃描范圍過大，勢(shì)必會(huì)擋住激光掃描光路，造成薄膜的質(zhì)量下降。實(shí)驗(yàn)證明，上述方法對(duì)于制備大面積薄膜都有不利的影響。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種由電機(jī)、齒輪、可旋轉(zhuǎn)臺(tái)階型加熱板組成的，制備大面積單面或雙面薄膜的裝置，該裝置制備出的大面積薄膜性能優(yōu)良，有高的均勻性。
本實(shí)用新型的目的是這樣完成的
按圖2所示，將臺(tái)階型的旋轉(zhuǎn)加熱板2安放在加熱器底座1的凹槽內(nèi)，由于兩件制品配套加工，所以盡管加熱器底座為豎直放置，旋轉(zhuǎn)加熱板也可在加熱器底座內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，而不至于掉出。為了便于旋轉(zhuǎn)，加熱板做成圓形，周邊為齒輪?；?放置在加熱板的臺(tái)階上，通過加熱板兩端的樣品固定片4將其固定。固定片用螺釘旋緊，使樣品固定片分別壓住基片兩端，從而保證在旋轉(zhuǎn)時(shí)基片不致掉出，損壞樣品。將齒輪5與加熱板的齒輪咬合安裝好。這樣旋轉(zhuǎn)加熱板通過齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而齒輪又通過磁耦合轉(zhuǎn)軸6被真空室8外的步進(jìn)電機(jī)7帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可以隨意調(diào)節(jié)。磁耦合與橡皮圈密封耦合相比不僅密封可靠，真空度高，而且使用壽命長(zhǎng)。采用加熱板帶動(dòng)基片旋轉(zhuǎn)的方法，是考慮到如果基片過大，激光對(duì)靶的掃描范圍也要相應(yīng)增大，而當(dāng)光路超出激光的聚焦范圍后，激光在靶內(nèi)掃描時(shí)濺射出來的羽輝就會(huì)大小不一，破壞薄膜的整體均勻性。而基片旋轉(zhuǎn)起來，就會(huì)很成功地解決這一難題。另外，當(dāng)加熱裝置及激光掃描范圍過大，激光掃描光路被加熱裝置擋住時(shí)，我們也可采取旋轉(zhuǎn)的方法制備出均勻的薄膜。
為了使加熱裝置既可水平又可垂直放在真空室內(nèi)，旋轉(zhuǎn)加熱板2兩端有兩個(gè)小的樣品固定片4(見圖3)，螺釘穿過兩端的樣品固定片插入固定槽16中。而為了能夠制備出高品質(zhì)的雙面薄膜，我們將加熱板表面加工成臺(tái)階型17?；椒旁诩訜岚宓呐_(tái)階上后，將兩端的固定片用螺釘旋緊，使樣品固定片分別壓住樣品兩端，從而保證在加熱板旋轉(zhuǎn)時(shí)，基片不會(huì)掉出。這樣即使豎直放置加熱器，加熱板旋轉(zhuǎn)，基片也可以放在加熱板上，以利于方便地制備薄膜。而當(dāng)制備雙面薄膜的第二面時(shí)，制備好薄膜的一面，也因?yàn)榕_(tái)階型的獨(dú)特設(shè)計(jì)，不會(huì)緊貼加熱板，從而起到保護(hù)作用。
將旋轉(zhuǎn)加熱板2安裝在加熱爐底座1內(nèi)。旋轉(zhuǎn)加熱板內(nèi)臺(tái)階形狀17依據(jù)基片的不同形狀，可做成圓形或方形。與所制備的薄膜樣品相配，加熱板根據(jù)基片尺寸可設(shè)計(jì)成各種大小，如φ80mm、φ50mm、40×40mm2、60×60mm2等。加熱板的材料可依據(jù)制膜溫度及制膜要求而定。
本實(shí)用新型由于旋轉(zhuǎn)加熱板可以自由旋轉(zhuǎn)，制備多大面積的薄膜均能保持良好的工作條件。從而使得制備出來的大面積薄膜各點(diǎn)的性能優(yōu)良且一致，為大面積薄膜的研究打下良好的基礎(chǔ)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，使用方便，價(jià)格低廉，適用于各種薄膜的制備。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述
圖1是激光掃描示意圖；圖2是本實(shí)用新型加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的加熱板的臺(tái)階型設(shè)計(jì)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的圓形基片加熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的方形基片加熱板的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例1制備面積為φ43mm的圓形釔鋇銅氧(YBCO)超導(dǎo)薄膜。
本實(shí)用新型由圖2中加熱爐底座1、圓形基片3、樣品固定片4、齒輪5、磁耦合轉(zhuǎn)軸6、步進(jìn)電機(jī)7、真空室8及圖4中圓形基片加熱板2共同完成。其中加熱爐底座1為陶瓷材料制成的，圓型大面積薄膜加熱板2的制作材料為不銹鋼材料。先將加熱爐底座豎直安裝在真空室內(nèi)上下兩個(gè)電極上，再將加熱板放在加熱爐底座內(nèi)，齒輪與加熱板的齒輪咬合好。將基片放在加熱板上，擰緊樣品固定片上的螺絲，壓緊基片，使之不易掉出。關(guān)閉真空室，將真空度調(diào)節(jié)到70pa，調(diào)節(jié)加熱電流的大小，將基片表面溫度調(diào)節(jié)為870℃，打開電機(jī)，加熱板通過齒輪被電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)/秒。用激光脈沖淀積技術(shù)，制備40分鐘，得到膜厚約為6000的YBCO超導(dǎo)薄膜，制備出的薄膜顏色均勻。將此薄膜劃分成9個(gè)區(qū)域，分別測(cè)量每個(gè)區(qū)域內(nèi)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc，得到Tc1＝90.6K、Tc2＝89K、Tc3＝91K、Tc4＝90.8K、Tc5＝91.2K、Tc6＝91.8K、Tc7＝92K、Tc8＝90.2K、Tc9＝92K，這說明用此方法得到了性能優(yōu)良且各點(diǎn)性能一致的薄膜。
實(shí)施例2制備面積為60×60mm2的方形釔鋇銅氧(YBCO)超導(dǎo)薄膜。
本實(shí)用新型由圖2中加熱爐底座1、方形基片3、樣品固定片4、齒輪5、磁耦合轉(zhuǎn)軸6、步進(jìn)電機(jī)7、真空室8及圖5中方形基片旋轉(zhuǎn)加熱板2共同完成。其中加熱爐底座1為熔石英材料制成的，方形大面積薄膜加熱板2的制作材料為不銹鋼材料。先將加熱爐底座水平放在真空室內(nèi)，接通兩個(gè)電極，再將加熱板放在加熱爐底座內(nèi)，齒輪與加熱板的齒輪咬合好。將基片放在加熱板上，擰緊樣品固定片上的螺絲，壓緊基片，使之不易掉出。關(guān)閉真空室，制備方法與實(shí)施例1相同，制備出優(yōu)質(zhì)大面積方形YBCO超導(dǎo)薄膜。
權(quán)利要求1.一種用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置，其特征在于由加熱器底座(1)、臺(tái)階型的旋轉(zhuǎn)加熱板(2)、樣品固定片(4)、齒輪(5)組成；臺(tái)階型的旋轉(zhuǎn)加熱板(2)安放在加熱器底座(1)的凹槽內(nèi)；加熱器底座(1)垂直放置于真空室(8)內(nèi)上下兩個(gè)電極上；旋轉(zhuǎn)加熱板(2)做成圓形，其周邊有齒輪使其在加熱器底座內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)而不掉出；齒輪(5)與加熱板的齒輪咬合安裝；圓形基片(3)放置在加熱板的圓形臺(tái)階(17)上；旋轉(zhuǎn)加熱板(2)兩端有兩個(gè)小的樣品固定片(4)，螺釘穿過兩端的樣品固定片插入固定槽(16)中來固定基片；真空室(8)外的步進(jìn)電機(jī)(7)帶動(dòng)磁耦合轉(zhuǎn)軸(6)旋轉(zhuǎn)，磁耦合轉(zhuǎn)軸(6)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，而齒輪又帶動(dòng)加熱板(2)旋轉(zhuǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置，其特征在于加熱器底座還可以水平放置于真空室內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1所述的用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)加熱板的臺(tái)階還可做成方形。
4.按權(quán)利要求1所述的用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)加熱板的材料可依據(jù)制膜溫度及制膜要求而定。
5.按權(quán)利要求1所述的用于制備大面積薄膜的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)加熱裝置，其特征在于加熱器底座的材料可以是陶瓷或熔石英。
專利摘要本實(shí)用新型涉及制備大面積薄膜技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型由加熱器底座、臺(tái)階型的旋轉(zhuǎn)加熱板、樣品固定片、齒輪等組成。采用加熱板帶動(dòng)基片旋轉(zhuǎn)的方法，可以制得均勻的薄膜。本實(shí)用新型加熱面積大且均勻，所制備的薄膜各點(diǎn)性能優(yōu)良且一致。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，使用方便，價(jià)格低廉，且適于各種薄膜的制備。
文檔編號(hào)C23C14/24GK2475740SQ0121824
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者何萌, 周岳亮, 陳正豪, 崔大復(fù), 許加迪, 王淑芳, 呂惠賓, 楊國(guó)楨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所