[发明专利]激光沉积系统

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，特别涉及一种激光沉积系统。

背景技术

目前在材料学领域有非常大的热点集中于对复合材料的研究，譬如太阳能材料，这些复合材料的性能都主要由其成份决定。为了研究以及优化这些材料，通常方法是一个一个地合成材料。这种探索的过程非常耗时间。因此非常有必要寻找一种高效的系统的探索研究复合材料的方法。 这样复合材料的研究特别是还没有被充分开发利用的三成份或者四成份的复合材料的研究效率会大大提高。

1995年，项晓东等人发明了用于复合材料制备的组合方法。此方法是在反 应溅射法中采用了一系列的掩模(美国专利号5985356,6004617,6326090, 6346290,7442665)(Xiang,et al.,Science 268:1738(1995)；Wang,et al., Science 279:1712(1998)；Briceno,et al.,Science 270:273(1995))。沉积的薄膜被掩模分成一系列的小样品。图1是这种组合方法使用的掩模。在合成过程中通过使用不同的掩模，旋转这些掩模，或者使用不同的源材料，使各个小样品沉积的源材料，材料的沉积量，沉积的层数都不一样。这样在基片热退火混合之后，基片上每个小样品的化学成份就都不一样。这些在基片的固定位置上的小样品可以通过自动扫描来测试。这样材料的制备和测试就都可以大大加快。

然而，这种把薄膜沉积和掩模组合在一起的方法是在沉积后再混合的。它带来了一系列的问题，譬如分相，掩模错位和过程复杂，等等。这些问题一直没办法解决，而且渐渐成为这种方法的根本问题。

因此，随着在材料领域对复合材料越来越浓厚的兴趣，一种更可靠更高效 的复合材料合成方法变得尤其重要。

自从1987年被成功用于合成高温超导体YBa2Cu3O7-δ薄膜材料以来，脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition,简称PLD)已经被广泛地用在材料研究领域(Dijkkamp,et al.,Applied Physics Letters 51:619(1987))。相比于其他材料合成技术，譬如化学气相沉积，脉冲激光沉积具有它的很多优点。脉激光沉积最突出的优点就是等比分性，也就是它合成的薄膜材料和源材料成份一致。等比分性在复合材料的合成中非常重要。另外脉冲激光沉积是一项协调性强的技术。因为激光可以把自然界几乎所有的材料蒸发，因而很多材料的合成都可以用脉冲激光沉积技术来生长。

然而，脉冲激光沉积具有一个很突出的缺点，就是生长速率的不均匀性， 也就是在基片上各处薄膜厚度会不一致。然而在此发明中正是利用脉冲激 光沉积的生长速率不均匀性来合成材料，从而使基片上各点的组分不一样。

发明内容

本发明实施例提供一种激光沉积系统，具有快速沉积多种不同复合材料的有益效果。

本发明实施例提供一种激光沉积系统，包括激光源、一驱动机构、一第一反射镜、至少两个第二反射镜、真空室、至少两个用于固定不同的源材料靶材的第一固定平台以及用于沉积复合材料的基片；

所述第一固定平台以及基片均设置于所述真空室内，所述至少两个第一固定平台分别与所述基片的预设区域相对，所述真空室设置有通光部，所述第二反射镜与所述第一反射镜平行，所述激光源与所述第一反射镜的出光方向呈预设夹角；

所述驱动机构与所述第一反射镜连接，以驱动所述第一反射镜沿着所述激光源的出光方向移动，所述第一反射镜用于将所述激光源发出的光反射至所述至少两个第二反射镜中的一个第二反射镜，进而使得所述第二反射镜将第一反射镜反射的激光通过所述通光部反射至对应的所述第一固定平台。

在本发明所述的激光沉积系统中，还包括一控制组件，所述控制组件与所述激光源以及所述一驱动机构电连接。

在本发明所述的激光沉积系统中，所述基片上与所述第一固定平台相对的一面贴有掩模。

在本发明所述的激光沉积系统中，所述掩模上设置有多个呈矩阵分布的沉积孔。

在本发明所述的激光沉积系统中，所述基片的远离所述第一固定平台的一面设置有加热组件。

在本发明所述的激光沉积系统中，所述第一固定平台内部设置有加热组件，所述加热组件包括多个呈矩形阵列分布的加热元件，该多个加热元件分别与该多个沉积孔相对。

在本发明所述的激光沉积系统中，所述真空室的壁上设置有至少两个通孔，所述通光部包括覆盖在所述至少两个通孔处的至少两个石英玻璃。