[实用新型]一种超声辅助的纳米敏感薄膜制备装置

说明书

本实用新型公开了一种超声辅助的纳米敏感薄膜制备装置，包括超声雾化系统和反应系统，所述超声雾化系统包括雾化罐进气管道、超声雾化仪、雾化罐和雾化罐排气管道，所述超声雾化仪与雾化罐底部连接，所述雾化罐顶部设有前驱体溶液注入孔。本实用新型不需要提供特殊气氛范围，设备简单，在成膜过程中借助超声雾化仪对前驱体溶液进行雾化，雾化产生的前驱体溶液雾化气通过载气输送到反应室的压电换能单元辐射面与衬底之间的间隙空间，利用压电换能单元辐射面与衬底之间所产生超声场中的声辐射力和声学流等非线性效应，将间隙中的气溶胶驱动并输送到加热衬底上进行成膜。

技术领域

本实用新型涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种超声辅助的纳米敏感薄膜制备装置。

背景技术

纳米薄膜是指由尺寸为纳米数量级(1～100nm)的组元连接生长于基体所形成的薄膜材料，包括纳米尺寸量级的敏感功能材料(如半导体材料、导电聚合物等)构成的薄膜，将纳米晶粒镶嵌于薄膜之中构成的复合薄膜，以及每层厚度在纳米量级的单层膜或多层复合薄膜等，其组元一般为1～100nm的零维或一维纳米材料。由于纳米材料在其薄膜化过程的特殊性而出现的特异性结构和形状效应，它的载流子运输行为、机械性能、磁性、光学和热学性质均发生了较大的改变。纳米敏感薄膜的性能强烈依赖于组元的粒径、膜厚、表面形貌及内部结构等。同传统宏观尺寸的薄膜相比，纳米敏感薄膜具有超电导、巨霍尔效应、可见光区发射等独特性能。现有的纳米敏感薄膜制备方法主要分为物理方法(真空蒸发法、溅射沉积法等)和化学方法(化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、电化学法等)。

在现有的纳米敏感薄膜制作过程中，传统的物理和化学制备方法对敏感纳米材料的沉积或生长环境(高温或特殊气氛环境)有极为苛刻的要求，存在设备工艺复杂、能耗高、耗时长等缺点；同时，在制备过程中纳米薄膜的厚度较难控制。较高的生产成本和复杂的制备工艺限制了纳米敏感薄膜技术的推广。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种超声辅助的纳米敏感薄膜制备装置，设备简单、能耗低且制备过程中纳米薄膜的厚度易于控制。

技术方案：本实用新型一种超声辅助的纳米敏感薄膜制备装置，包括超声雾化系统和反应系统，所述超声雾化系统包括雾化罐进气管道、超声雾化仪、雾化罐和雾化罐排气管道，所述超声雾化仪与雾化罐底部连接，所述雾化罐顶部设有前驱体溶液注入孔，所述雾化罐一侧与雾化罐进气管道相连通，另一侧通过雾化罐排气管道与反应系统连接；所述反应系统包括压电换能单元、反应室排气管道、反应室、衬底、加热器和弹性元件，所述反应室底部与加热器连接，所述加热器上端面且位于反应室内设有衬底，所述反应室顶部通过弹性元件与压电换能单元连接，所述压电换能单元辐射面与衬底平行且形成间隙空间，所述反应室排气管道与反应室相连，用于反应废气的排出；所述雾化罐排气管道与反应室相连，并伸入到压电换能单元辐射面与衬底形成的间隙空间处。

进一步的，所述雾化罐进气管道和雾化罐排气管道分别设有雾化罐进气管道控制阀门和雾化罐排气管道控制阀门，用于控制前驱体溶液雾气进入反应室的流量与流速。

进一步的，所述加热器对衬底的加热温度可调节，其调整范围为25～700℃。

进一步的，所述压电换能单元采用单层压电片、压电叠堆或夹心式超声换能器中的一种。

进一步的，所述压电换能单元的共振频率可调节，其调整范围是10～ 100kHz。

进一步的，所述弹性元件为弹簧。