[发明专利]脉冲激光沉积装置及方法

说明书

公开了一种脉冲激光沉积装置，包括：反应腔，内部设置有用于固定基片台的支撑柱，位于基片台上方的第一加热元件和位于基片台下方的第二加热元件；多个靶机，靶机的第二端固定有靶材，靶材位于反应腔内的基片台的上方和/或下方，靶材的表面与基片台的表面形成夹角；多个激光装置，多个激光装置分别产生激光束，其中，第一加热元件和第二加热元件上分别具有缺口，激光束沿平行于基片台表面的方向直线到达靶材表面，激光束照射靶材表面形成的等离子体经由第一加热元件和第二加热元件上的缺口到达基片台表面。本申请的脉冲激光沉积装置，采用的双面斜对称沉积工艺，可以在基片台的双面都进行薄膜沉积，实现了大面积、大批量、高质量的薄膜制备。

技术领域

本发明涉及薄膜沉积技术领域，特别涉及一种脉冲激光沉积装置及其方法。

背景技术

超导薄膜制成的天线、谐振器、滤波器、延迟线等微波通讯器件具有常规材料(如金、银等)无法比拟的高灵敏度，从而受到各国军方的重视，成为未来电子对抗战中的关键技术，也是新一代通信技术的“未来”。在大型粒子加速器中，超导薄膜也表现出了巨大的市场前景。

脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)技术作为制备超导薄膜的重要技术，通过激光与靶材料的相互作用，在靶材料的法线方向产生等离子体，等离子体在基片的表面成核，长大形成薄膜。

可以看到，实用化超导薄膜具有不可替代的战略和经济需求，但是当前我国与国际先进水平仍有差距，如制备高质量大面积YBCO双面薄膜等需要攻克一系列应用基础和关键技术难题。若采用从国外购置的相应器材以及超导薄膜，一方面价格较高，无法大量购置，另一方面不能购置到国际先进水平的设备，且现有的设备无法实现大批量、大面积、高质量的薄膜制备。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种脉冲激光沉积装置及方法，能够实现大批量、大面积、高质量的薄膜制备。

根据本发明的一方面，提供一种脉冲激光沉积装置，包括：反应腔，在所述反应腔的腔壁上设置有多个第二窗口，在所述反应腔的内部设置有用于固定基片台的支撑柱，位于基片台上方的第一加热元件和位于基片台下方的第二加热元件；多个靶机，贯穿所述反应腔的侧壁，所述靶机的第二端固定有靶材，所述靶材位于所述反应腔内的所述基片台的上方和/或下方，所述靶材的表面与所述基片台的表面形成夹角；多个激光装置，位于所述反应腔的外部，所述多个激光装置分别产生激光束，经由所述多个第二窗口入射到所述反应腔内的靶材表面上，其中，所述第一加热元件和所述第二加热元件上分别具有缺口，多个激光装置的激光束沿平行于所述基片台表面的方向直线到达所述靶材表面，所述激光束照射所述靶材表面形成的等离子体经由所述第一加热元件和所述第二加热元件上的缺口到达所述基片台表面。

可选地，所述多个激光装置水平放置，以使所述激光束水平入射至所述靶材的倾斜表面上。

可选地，所述激光装置包括：激光器，用于产生激光束；驱动装置，与所述激光器连接，并且驱动所述激光器往复运动和垂直运动；第一支架，所述驱动装置水平固定在所述第一支架上。

可选地，往复运动的所述激光装置的激光束在所述靶材表面上的光斑相对于所述基片台的中心沿径向运动。

可选地，所述光斑到达所述靶材表面相对于基片台的中心或边缘位置时，沿垂直方向平移所述激光装置，使所述激光束在所述靶材表面上的光斑向上或向下移动。

可选地，所述驱动装置控制所述激光器的运动速度，使得所述激光束在所述靶材表面上的光斑相对于所述基片台的中心沿中心向边缘径向运动的运动速度逐渐变慢。

可选地，所述靶机的第二端固定有多个靶材，多个靶材呈多边形分布。

可选地，所述多个靶材的材料相同或不同。

可选地，旋转所述靶机，更换所述激光束入射的靶材。