[实用新型]掠角反应沉积设备

说明书

技术领域

本实用新型属于化工设备领域，具体来说，涉及一种掠角反应沉积设备。

背景技术

掠角反应沉积(Reactive Ballistic Deposition)是一种高真空条件下，在活性气体氛围中，利用电子束高温轰击金属靶材，在冷基底上沉积并且反应的生成薄膜的方法。具体来说，掠角反应沉积是通过电子束高温轰击，加热金属靶材，使金属原子束流在活性气体氛围中，沿着一定角度撞击在低温基底上，发生吸附以及化学反应而形成化合物薄膜。在冷基底表面会形成活性气体吸附层，当高温金属原子束流到达基底表面，会在基地表面附着，并且与表面的吸附活性气体发生化学反应。掠角反应沉积的条件，只需要满足达到被蒸发靶材在相应真空度下的升华温度，就可以进行沉积反应。它是一种自下而上的纳米制备技术，能够制备结构规整，比表面积大的多孔结构薄膜。掠角反应沉积制备的纳米结构薄膜具有独特的物理、光学特性，细微的薄膜结构，能够控制薄膜特性的连续变化，内部结构极大地增大了制备薄膜的比表面积。掠角反应沉积技术在太阳能光电转化，燃料电池，气体传感器，催化材料以及电容器等领域都有重要应用。

实用新型内容

为了简单便捷、高效利用掠角反应沉积技术制备多孔结构薄膜材料，本实用新型提供了一种新型的掠角反应沉积设备，其使用操作简单有效，成本低廉，能够制备较高质量的多孔结构薄膜材料。

本实用新型的技术目的可通过下述技术方案予以实现：

掠角反应沉积设备，包括高真空腔室、第一泵、第二泵、样品操纵杆、活性气体微调阀、电子束轰击蒸发源和膜厚监测仪，其中：

所述高真空腔室与腔室门活动连接，在高真空腔室的一侧设置有高真空挡板阀，所述高真空挡板阀与第一泵的入口相连，第一泵的出口通过第一管路与第二泵相连，所述高真空腔室通过第二管路与第二泵相连，在所述高真空腔室上设置样品操纵杆、活性气体微调阀、电子束轰击蒸发源、真空表和膜厚监测仪；所述活性气体微调阀通过管路，与外部储气罐相连，用于高真空腔室内的气体组分调节，可对高真空腔室的真空度从大气到高真空范围内连续可调；

所述高真空腔室为球形，样品操纵杆贯穿高真空腔室的室壁并密封，位于高真空腔室内的一端设置固定夹，用于夹持和固定基底材料，所述样品操纵杆能够进行360度角的旋转，进而带动固定夹进行旋转，以使基底材料满足不同沉积角度，所述样品操纵杆沿高真空腔室径向进行直线运动，以将固定夹稳定在球形高真空腔室的中心位置；

膜厚监测仪贯穿高真空腔室的室壁并密封，位于高真空腔室内的一端设置膜厚监测仪探头，所述膜厚监测仪沿高真空腔室径向进行直线运动，以将膜厚监测仪探头稳定在球形高真空腔室的中心位置，用于监测这一位置的薄膜沉积速率；

电子束轰击蒸发源设置在高真空腔室的底部，并与靶材相连，所述靶材正对球形高真空腔室的中心位置，利用高能量电子束轰击金属靶材，使金属靶材局部温度升高，达到熔点，实现金属的蒸发。

在上述技术方案中，所述第一泵为涡轮分子泵；所述第二泵为机械泵。

在上述技术方案中，在所述第二泵上设置第二泵出气口。

在上述技术方案中，所述腔室门与高真空腔室通过密封胶圈进行密封连接，腔室门的内径优选大于200毫米且小于500mm。

在上述技术方案中，所述真空表用于测量高真空腔室的真空度，量程从1个大气到5.0×10^-10mbar。

在本实用新型的技术方案中，高真空腔室通过高真空挡板阀与涡轮分子泵相连，机械泵作为系统的前级泵，有两个支路，分别与涡轮分子泵和高真空腔室相接；腔室门在高真空腔室的正面，作为样品进出制备系统的开口；样品操纵杆安装在高真空腔室的右侧，操纵样品在真空腔室内的位置；膜厚监测仪安装在高真空腔室的右后方，检测沉积反应时，薄膜的沉积厚度；真空表安装在高真空腔室的右前方，检测制备系统的真空度；活性气体微调阀安装在真空腔室的右下方，控制活性气体通入制备系统内的量；两套电子束轰击蒸发源安装在高真空腔室的底部，作为金属靶材的蒸发源。