[发明专利]熔融基底表面制备功能薄膜的方法

摘要

一种熔融基底表面功能薄膜的制备方法，其特征是采用在室温下为固相的低熔点低蒸汽压材料为薄膜基底。沉积薄膜之前，升高基底温度，将其熔融而成为液相基底；然后采用磁控溅射或热蒸发等方法，将薄膜材料原子蒸发并沉积到液相基底表面，通过扩散、成核、旋转、凝聚，生长成具有特征晶粒结构(多晶)的功能薄膜；沉积结束后，将基底温度降至室温，基底固化，薄膜的微观结构得到稳定地保持。该方法具有制备工艺简单，成本低廉，所生长的多晶薄膜中的晶粒尺寸从10⁰～10²nm可调，薄膜的微观结构稳定，薄膜与基底之间的结合力强等特点，为此类功能薄膜的大规模应用提供了有效途经。

主权项

1、一种熔融基底表面制备功能薄膜的方法，其特征是采用在室温下为固相的低熔点低蒸汽压材料为基底；沉积薄膜之前，升高基底温度，将其熔融而成为液相基底，其饱和蒸汽压应小于真空室最低气压；然后采用热蒸发或磁控溅射的方法，在液相基底表面生长功能薄膜；沉积结束后，将基底温度再保持Δt时间，然后冷却至室温，基底固化，薄膜的微观结构得到稳定的保持，工艺步骤如下：a、将在室温下为固相的低熔点低熔融蒸汽压的基底材料置于清洁的磨毛载玻片上，然后将载玻片放入真空室中的衬底架上，衬底架在蒸发源或溅射源的下方，薄膜基底表面应朝向蒸发源或溅射源，衬底架与蒸发源或溅射源之间的距离为8～15cm，并用挡板将它们隔离；b、用机械泵和分子泵抽真空室至1×10-4Pa～6×10-4Pa的真空度；c、用电炉加热基底，使其温度略高于基底材料的熔点温度，基底熔融成液相，其蒸汽压低于真空室内的气压，然后保持基底恒温；d、微加热不同的蒸发源或溅射源薄膜材料，使之除气3分钟，然后增加钨丝电流或溅射功率至薄膜材料开始蒸发，待蒸发速率稳定后打开挡板开始生长薄膜，采用晶振测厚仪和挡板控制薄膜生长的速率和薄膜厚度；e、当薄膜生长到一定名义厚度时，切断蒸发源或溅射源的电源，关闭挡板，结束生长，然后将基底温度再保持Δt为0～2小时后切断电炉电源，让基底自由冷却；f、待基底温度下降至接近室温时切断分子泵和机械泵电源，然后向真空室内缓缓充入大气，即获本发明具有纳米特征结构的多晶功能薄膜。