[實用新型]脈沖激光沉積大面積薄膜的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00229201.7
• 申請日: 2000-02-01
• 公開（公告）號: CN2415041Y
• 公開（公告）日: 2001-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 王又青
• 申請（專利權）人: 華中理工大學
• 主分類號: C23C16/48
• 分類號: C23C16/48
• 代理公司: 華中理工大學專利事務所
• 代理人: 方放

本實用新型屬于脈沖激光沉積薄膜技術，具體涉及一種脈沖激光沉積大面積薄膜的裝置。

高溫超導因其高的臨界轉(zhuǎn)變溫度、高的臨界電流密度、低的微波表面電阻、靈敏的紅外響應和易制成Josephson結等特性，使得它在微電子學領域和電力系統(tǒng)等領域中有著廣闊的應用前景。因此制備出高質(zhì)量的超導薄膜一直是國內(nèi)外研究人員的重要攻關課題。

自從貝爾實驗室于1987年率先嘗試用準分子激光沉積高溫超導薄膜以來，激光沉積技術顯示出保成分性、沉積速率大、粒子活性高等優(yōu)點，成為制備高溫超導薄膜的最主要制備工藝之一。但由于激光剝離的粒子束集中在靶面上激光作用點處法線附近的狹小區(qū)域內(nèi)，如果不采取適應的措施，所沉積出的超導薄膜均勻區(qū)域均小于1cm²。因此如何用脈沖激光沉積技術制備出大面積均勻的高質(zhì)量超導薄膜一直是該領域研究熱點之一。

90年代初，國內(nèi)外研究人員相繼提出了基片掃描法、基片旋轉(zhuǎn)法、靶體傾斜旋轉(zhuǎn)法和激光圓形掃描沉積法。它們均使得激光沉積的超導薄膜均勻面積得到了一定程度的提高。但是前三種方法使得真空系統(tǒng)龐大而復雜，特別是在制備大面積薄膜時，由于機械裝置的大范圍運動，將影響或破壞真空室內(nèi)氣體的動態(tài)平衡，使得沉積條件發(fā)生變化，降低超導薄膜的質(zhì)量。激光圓形掃描沉積法是本申請人1992年2月18日申請的“激光沉積大面積超導薄膜的方法及其裝置”(專利號為：92100640．3)中所提出的，其基本思想是：在真空室外通過一個光學變換傳輸系統(tǒng)，使得激光束沿圓形軌跡運動，對靶材進行掃描剝離。由于激光剝離點相對于基片位置在不斷改變，因此所形成的粒子束也相對于基片位置不斷變化。兩者的迭加效應就可在基片上沉積出大面積薄膜。實驗表明，與激光束不動時的沉積結果相比，本方法所制備出的薄膜均勻區(qū)域面積增加10倍以上，在直徑為35mm的區(qū)域內(nèi)厚度均勻度大于90％。但這種激光掃描方式由于掃描軌跡簡單(圓形)，雖然均勻面積和均勻度改善較光束靜止方法來說均有較大程度的提高，但改善幅度仍然有限，離產(chǎn)業(yè)化要求還有一定距離。

本實用新型的目的在于提供一種脈沖激光沉積大面積薄膜的裝置，該裝置能進一步增大均勻面積和提高均勻度，并能制備各種材料的大面積均勻薄膜。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型裝置包括：電機、主轉(zhuǎn)動塊、軸承、吊桿、透鏡、激光束、靶材和基片組成，其特征在于：電機軸楔入主轉(zhuǎn)動塊上的孔內(nèi)，電機軸帶動主轉(zhuǎn)動塊旋轉(zhuǎn)，該裝置還有一個輔轉(zhuǎn)動塊，輔轉(zhuǎn)動塊隨主轉(zhuǎn)動塊旋轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)，在輔轉(zhuǎn)動塊上開有偏心孔，該孔中安裝有軸承，吊桿的吊桿軸夾持在軸承中，透鏡掛在吊桿的底部，電機通過主轉(zhuǎn)動塊和輔轉(zhuǎn)動塊帶動透鏡在一個平面內(nèi)作類似于月亮繞太陽運行軌跡的運行，激光束通過透鏡和真空室的入光窗口聚焦在預置于真空鍍膜室內(nèi)的靶材上，位于真空鍍膜室內(nèi)的基片與靶材平行放置。

上述裝置可采用皮帶傳送與齒輪傳送二種方式實現(xiàn)。

利用本實用新型裝置制備薄膜，在真空鍍膜室入光窗口直徑為60mm時，薄膜直徑可達到50mm以上，膜的厚度均勻度可大于98％。在加大入光窗口直徑時，薄膜直徑可更大。該裝置簡單實用，價格低廉，可制備出大面積范圍內(nèi)厚度均勻的各類薄膜。且整套技術易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。

圖1為皮帶傳動方式的脈沖激光沉積大面積薄膜的裝置；

圖2為圖1所示的裝置中的二個轉(zhuǎn)動塊在某一時刻的運動軌跡示意圖；

圖3為齒輪傳動方式的脈沖激光沉積大面積薄膜的裝置。