[发明专利]脉冲激光沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理气相沉积技术领域，尤其涉及一种脉冲激光沉积装置。

背景技术

脉冲激光沉积（Pulse Laser Deposition，PLD）技术是一种常见的无机薄膜物理气相沉积技术，该技术制备的薄膜材料表面平整，薄膜厚度可精确控制。

但在利用PLD技术沉积目标薄膜材料前，需要先制备相应的靶材（三维体材料）。如：沉积A_xB_y薄膜前，需要制备（通常为烧结）成分为A_xB_y的靶材。

但是，有些化合物材料，特别是非化学计量比的化合物只能以二维材料——薄膜形式存在，不能以三维材料形式稳定存在，导致无法制备目标靶材以及后续的薄膜。此外，由于现有的PLD技术中均采用单元靶材，导致PLD技术仅能制备成分均匀的薄膜，而无法得到非均匀、层状或梯度薄膜。

如公开号为US6489587B2的美国专利，以两束激光同时分别打在两个单元靶材（以下分别称作A靶、B靶）上，从A、B靶中打出的A、B原子是同时到达基板表面，所以在基板上形成的薄膜与也就为均质的AB膜。

现有的PLD技术中，均采用单一成分的靶材，由于受到靶材的限制，因此只能够制备成分、结构单一的薄膜，无法得到一些非化学计量比的薄膜与结构上非均质的薄膜；目标成分（材料）不能以三维材料稳定存在时，现有技术无法制备目标薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现均匀、与非均匀薄膜的制备的脉冲激光沉积装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种脉冲激光沉积装置，包括沉积腔以及设于沉积腔内的靶材和基板座，所述的基板座与靶材相对设置，沉积腔腔体上设有与靶材倾斜相对的光学窗口，用于入射脉冲激光以轰击靶材，靶材烧蚀后产生等离子气并到达基板座上的基板表面，作用生成目标薄膜，所述的靶材为圆盘状，由多种不同材料的扇形体组成。

本发明所述的脉冲激光沉积装置，其靶材可转动。

接上述技术方案，本发明所述的脉冲激光沉积装置，其基板座可转动。

接上述技术方案，本发明所述的脉冲激光沉积装置，其靶材和基板座的转动方向相反。

接上述技术方案，本发明所述的脉冲激光沉积装置，其靶材设于沉积腔底部，所述的基板座设于沉积腔顶部。

本发明所述的脉冲激光沉积装置，其靶材为二元靶材，包括夹角为θ_A的A材料扇形体和夹角为θ_B的B材料扇形体，θ_A+θ_B =360°。

接上述技术方案，本发明所述的脉冲激光沉积装置，其靶材为A材料扇形体、B材料扇形体和C材料扇形体构成的三元靶材。

本发明的有益效果是：由于靶材是由多种不同单元材料构成的多元靶材，绕中心轴旋转时，脉冲激光光束周期性照射在各单元靶材表面，由各单元靶材产生的等离子气在基板上进行自组装，形成所需的目标薄膜材料，实际生产中，可根据目标薄膜成分、结构，进行多元靶材的组装，通过调整多元靶材中的不同材料的面积比，即可得到任意比例的薄膜，突破了传统的靶材概念。

附图说明

图1是本发明实施例激光沉积装置的结构示意图；

图2是本发明多层薄膜（a）、梯度薄膜（b）、单层均质薄膜（c）以及相应的光电子能谱分析结果。

其中：1—基板座，2—基板以及基板上生长的薄膜，3—等离子气，4—多元靶材，5—脉冲激光。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，本发明公开了一种脉冲激光沉积装置，包括沉积腔以及设于沉积腔内的靶材4和基板座1，基板座1用于固定基板2并给基板2加热。本发明的一个实施例中，基板座1可绕中心轴旋转，使薄膜在基板2的平面内均匀生成。

基板座1与靶材4相对设置，本发明的一个实施例中，靶材4可设于沉积腔底部，基板座1设于沉积腔顶部。靶材4和基板座1均可转动，并且靶材4和基板座1的转动方向相反。沉积腔腔体上设有与靶材4倾斜相对的光学窗口，用于入射脉冲激光5以轰击靶材4，靶材4烧蚀后产生等离子气3并到达基板座1上的基板2表面，作用生成目标薄膜。