專利名稱：一種自旋可控的真空鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在真空中使用，配合磁控濺射、加熱蒸發(fā)等物理氣相沉積方法的自旋可控的真空鍍膜裝置，屬于材料技術(shù)與器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
巨磁阻抗效應(yīng)是指軟磁材料的交流阻抗在外加磁場下發(fā)生放大的現(xiàn)象，由于軟磁材料具有靈敏度高、響應(yīng)快、體積小等優(yōu)點，巨磁阻抗效應(yīng)在高靈敏磁傳感器、磁記錄讀頭等方面應(yīng)用潛力很大，已經(jīng)在地磁測量、車速測量等方面有初步應(yīng)用。早期對巨磁阻抗效應(yīng)研究集中在絲、膜、帶上，隨著器件的小型化和集成化，巨磁阻抗材料的研究集中在復(fù)合結(jié)構(gòu)絲和膜上，這種三明治結(jié)構(gòu)材料阻抗效應(yīng)大小比同樣幾何尺寸的單層膜和絲大得多，而且使用頻率大大降低。復(fù)合絲比三明治膜幾何對稱性更好，有望得到較大阻抗變化，目前制備復(fù)合絲的方法為化學(xué)沉積方法，包括電鍍和化學(xué)鍍。這兩種方法好處是薄膜沉積速度快，但存在問題是重復(fù)性差。如果能利用磁控濺射等物理沉積方法制備復(fù)合結(jié)構(gòu)絲，將能解決重復(fù)性問題。
磁控濺射技術(shù)出現(xiàn)在1970年后，1975年前后商品化的磁控濺射設(shè)備供應(yīng)于世，大大地擴展了濺射技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域。到了80年代，濺射技術(shù)才從實驗室應(yīng)用技術(shù)真正地進入工業(yè)化大量生產(chǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)有兩極濺射、三極濺射、反應(yīng)濺射、磁控濺射和雙離子濺射等淀積工藝。早期濺射鍍膜最大缺點是濺射速率較低，與蒸鍍相比要低一個數(shù)量級，因此人們一直在尋找一種高速濺射源。磁控濺射由于其高效的特點，得到大家的重視，并迅速被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的磁控濺射由于采用了輔助磁場，通過控制電子的運動軌跡，增加了氣體的離化率，降低工作氣壓，提高離子電流密度，不僅提高了沉積速度，而且鍍層質(zhì)量也較好。
在過去的十幾年里，由于市場不斷增長的需求，傳統(tǒng)的磁控濺射難以滿足要求。非平衡磁控濺射，閉合場非平衡磁控濺射等新型的磁控濺射技術(shù)已成為眾多科研工作者的研究對象。非平衡磁場分布將磁場區(qū)域延伸到基體的表面；閉合場磁場分布形成了閉合的磁場線，阻止電子流失到爐壁因而極大地提高了離子電流密度，離子轟擊效果增強，可獲得更佳的鍍層質(zhì)量。并且目前也有將磁控濺射和離子鍍相結(jié)合的磁控濺射離子鍍，如Teer公司的非平衡磁控濺射離子鍍設(shè)備，進一步提高了離子電流密度。
磁控濺射是現(xiàn)在使用最為普遍的一種真空等離子體裝備，用于薄膜材料的制備。其原理是在被濺射的靶極(陰極)與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體(通常為Ar氣)，永久磁鐵在靶材料表面形成250～350高斯的磁場，同高壓電場組成正交電磁場。在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。作為一項已經(jīng)發(fā)展的較為成熟的技術(shù)，磁控濺射已經(jīng)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。但是，目前用物理方法對物體進行鍍膜，一般都不能對物體的幾個面進行同時鍍膜，而且很難對物體的表面進行360°均勻鍍膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種獨立旋轉(zhuǎn)可控的真空鍍膜裝置。該裝置可用于磁控濺射、熱蒸發(fā)等物理沉積方法對絲、帶、條形、塊狀等不同形狀材料幾個表面同時進行360°均勻鍍膜。
本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置，其結(jié)構(gòu)如下本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置包括電源、陰極、陽極，真空室，靶材架、樣品架、連軸器、馬達、調(diào)速器以及真空法蘭。其中電源通過導(dǎo)線與陰極和陽極相連接，樣品架、靶材架和馬達均置于真空室內(nèi)，樣品架放置在靠近陽極的一側(cè)，靶材架放置在靠近陰極的一側(cè)，馬達通過連軸器與樣品架相連接，而且馬達通過真空法蘭與導(dǎo)線和外部的調(diào)速器或其他器件相連接。
本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置采用無級調(diào)速器來控制馬達的轉(zhuǎn)速。這樣能很好的與各種鍍膜儀器的功率相匹配，并同時可利用轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)膜層的應(yīng)力。同時在馬達與樣品架之間采用了連軸器保證了樣品的同心度，這能使樣品鍍層均勻，得到良好的鍍層。本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置中的調(diào)速器和馬達之間是用導(dǎo)線連接的，這樣可將調(diào)速器隨意移動到真空鍍膜環(huán)境之外，可以方便調(diào)節(jié)。
馬達里的機油等油脂改用真空油脂，這樣裝置可以在不改動原有的設(shè)備基礎(chǔ)上使用，通過真空法蘭與真空室連接，法蘭上裝有與馬達相連的導(dǎo)線等，這樣不至于影響真空度。
本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置可用與真空濺射法，蒸發(fā)法等用物理方法鍍膜的儀器設(shè)備上，方便實用。利用這樣的裝置可以方便地在細絲、薄片等上面制備薄膜得到復(fù)合絲、復(fù)合膜，也可以方便地制備多層膜。而且其最大的優(yōu)點在于可以同時對物體的幾個面進行同時鍍膜，而且很容易做到難對物體的表面進行360°均勻鍍膜。


圖1是自旋可控的真空鍍膜裝置示意圖本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置包括電源1、陽極2、陰極3，真空室4，靶材架5、樣品架6、連軸器7、馬達8、調(diào)速器9以及真空法蘭10。其中電源1通過導(dǎo)線與陽極2和陰極3相連接，靶材架4、樣品架6和馬達8均置于真空室內(nèi)4，樣品架6放置在靠近陽極2的一側(cè)，靶材架5放置在靠近陰極3的一側(cè)，馬達8通過連軸器7與樣品架6相連接，而且馬達8通過真空法蘭10與真空室4外部的調(diào)速器9或其他器件相連接。
具體實施例下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明所述的自旋可控的真空鍍膜裝置進行進一步的說明在利用本裝置進行真空鍍膜的時候，在陽極2和陰極3之間加一個正交磁場和電場，在真空室4中充入所需要的惰性氣體Ar，永久磁鐵在靶樣品材料表面形成250～350高斯的磁場，同陽極2和陰極3所產(chǎn)生的高壓電場組成正交電磁場，在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶樣品材料上加有一定的負高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陽極2附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。為實現(xiàn)幾個面同時鍍膜和360°均勻鍍膜，我們在磁控濺射的同時，開動馬達8，并通過調(diào)速器9調(diào)節(jié)好馬達8的轉(zhuǎn)動速度，而且由于采用了連軸器7使馬達與樣品架6相連接，所以保證了馬達8與樣品架6的同軸性，為此，馬達8帶動樣品架6同軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)幾個面同時的360°均勻鍍膜。
權(quán)利要求
1.一種自旋可控的真空鍍膜裝置，其特征在于包括電源(1)、陽極(2)、陰極(3)，真空室(4)，靶材架(5)、樣品架(6)、連軸器(7)、馬達(8)、調(diào)速器(9)以及真空法蘭(10)，其中電源(1)通過導(dǎo)線與陽極(2)和陰極(3)相連接，靶材架(4)、樣品架(6)和馬達(8)均置于真空室內(nèi)(4)，樣品架(6)放置在靠近陽極(2)的一側(cè)，靶材架(5)放置在靠近陰極(3)的一側(cè)，馬達(8)通過連軸器(7)與樣品架(6)相連接，而且馬達(8)通過真空法蘭(10)與真空室(4)外部的調(diào)速器(9)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的自旋可控的真空鍍膜裝置，其特征在于所述的調(diào)速器(9)為無級調(diào)速器。
3.如權(quán)利要求1所述的自旋可控的真空鍍膜裝置，其特征在于所述的馬達(8)里的機油為真空油脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在真空中使用，配合磁控濺射、加熱蒸發(fā)等物理氣相沉積方法的自旋可控的真空鍍膜裝置，屬于材料技術(shù)與器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括電源、陰極、陽極，真空室，靶材架、樣品架、連軸器、馬達、調(diào)速器以及真空法蘭，樣品架放置在靠近陽極的一側(cè)，靶材架放置在靠近陰極的一側(cè)，通過馬達連軸器與樣品架相連接，而且馬達通過真空法蘭與導(dǎo)線和外部的調(diào)速器或其他器件相連接。利用本發(fā)明裝置可以同時對物體的幾個面進行同時鍍膜，而且很容易做到難對物體的表面進行360°均勻鍍膜。
文檔編號C23C14/56GK1752271SQ200510030478
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月13日
發(fā)明者趙振杰, 阮建中, 袁望治, 楊燮龍 申請人:華東師范大學(xué)