[发明专利]一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及到无机薄膜制备技术领域，尤其是一种新型超声喷雾热解薄膜制备装置。 

背景技术

无机薄膜在太阳能光电光热利用、节能镀膜玻璃、光电子通讯等领域具有重要的应用。无机薄膜的制备方法主要包括磁控溅射法、真空蒸发法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、以及喷雾热解法等。前三种镀膜方式具有膜层均匀致密、容易控制膜厚、膜层附着力强等优点，但存在制备成本高昂、设备复杂等不足之处；尽管溶胶-凝胶法具有制备成本低廉的优点，但薄膜均匀性不理想，且不便于连续化生产。为此，喷雾热解法受到人们广泛的关注。 

一般来说，喷雾热解系统的雾化方式分为压缩空气雾化和超声雾化两种。压缩空气雾化方式通常需要很高的空气压力，喷嘴的形状和喷嘴调节螺丝在高压气流下容易松动，使流量和喷射距离等不稳定，所制备薄膜的性能均匀性和重复性差。对于超声雾化方式，载气流量可远小于压缩空气雾化方式，使超声喷雾气流对衬底温度的影响大大减小，使沉积工艺的控制相对容易。目前的超声喷雾热解装置大多是在超声起雾后，通过载气输送雾气至喷嘴，然后沉积成膜。这种方式存在超声频率高、机构复杂、气雾不稳定、成膜均匀性较差等问题。中国发明专利200710033036.X公开了一种一体化超声雾化喷嘴，克服了传统超声喷雾装置的缺点，其工作原理是由换能器产生的超声波通过变幅杆传送至喷嘴头，从而使经喷嘴流出的溶胶在喷嘴端面均匀雾化，然后沉积成膜；与传统的超声喷雾方式相比，其雾化效果更加均匀，且超声频率低、机构简单。但是，这种一体化超声雾化喷嘴只能在低温下(低于130℃)工作，尽管这种喷嘴具有内冷却的功能，但目前大多应用于低温成膜过程，不能满足高温成膜的需要。 

此外，现有的超声喷雾热解装置大多采用多个喷嘴实现大面积成膜的功能，存在交叠处成膜较厚，成膜均匀性不容易控制的问题。 

另外，目前高温制膜过程中存在基片温度均匀性差，造成成膜不均匀且基 片容易开裂等问题。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，整个装置机构简洁，超声频率低，气雾稳定，可实现大面积均匀镀膜，基片温度在室温-450℃范围内可调，可用于镀制各种无机薄膜。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一体化超声喷雾热解大面积宽温区镀膜装置，包括机架、储气罐，设置在机架上的输液泵，在所述机架上方设有三维运动机构，以及用于控制该三维运动机构做三维运动的控制模块；在机架内、三维运动机构下方设有可控温的加热平台；在所述加热平台和三维运动机构之间设有可高温镀膜的一体化超声雾化喷嘴系统，一体化超声雾化喷嘴系统朝向所述加热平台，所述输液泵与一体化超声雾化喷嘴系统连通，该一体化超声雾化喷嘴系统还与所述三维运动机构滑动连接。 

一体化超声雾化喷嘴系统包括有过渡板，设置在机架上的超声波发生器；所述过渡板通过L型连接件滑动连接到三维运动机构上，在过渡板下侧上设有一体化超声雾化喷嘴，该一体化超声雾化喷嘴的供液管通过过渡板上的供液管过渡接头引出连接到所述输液泵，一体化超声雾化喷嘴的信号线通过过渡板上信号线引出孔引出，并与超声波发生器连接；在所述过渡板上设有外冷却喷头，该外冷却喷头通过相连接的外冷却气管从过渡板上的外冷过渡接头引出连接到储气罐；在一体化超声雾化喷嘴上还设有与储气罐连接的内冷却进气管及由过渡板上的内冷出气过渡接头引出的内冷却出气管。 

所述一体化超声雾化喷嘴系统还包括有设置在过渡板下方的一体化超声雾化喷嘴载气喷头，该一体化超声雾化喷嘴载气喷头与一体化超声雾化喷嘴载气管连接，一体化超声雾化喷嘴载气管通过过渡板上的载气过渡接头引出，并与所述储气罐连接。一体化超声雾化喷嘴的载气是空气或者是氮气、氩气等惰性气体，载气喷头喷出的气流带动气雾射向基片，在基片表面沉积成膜；喷涂的面积取决于喷雾气流的形状、以及喷嘴与基片的距离，喷嘴与基片的距离越小，喷涂面积越小，通常将喷嘴与基片的距离控制在10cm-50cm之间。