[發明專利]一種制備超晶格熱電薄膜材料的雙閃蒸法裝置

有效

• 申請號: 200910186510.1
• 申請日: 2009-11-18
• 公開（公告）號: CN101698931A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 段興凱;江躍珍;胡孔剛
• 申請（專利權）人: 九江學院
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/06
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于材料制備裝置技術領域，具體涉及一種制備超晶格熱電薄 膜材料的雙閃蒸法裝置。

背景技術

熱電材料在微電子、光電子及許多高科技領域的廣泛應用前景，近年 來受到人們的廣泛關注。到目前為止，人們對塊體熱電材料進行了深入細 致地研究，但是其熱電性能對于大規模的應用來說仍然較低。眾所周知， 低維化是提高熱電材料性能的一種有效途徑，這主要是因為低維熱電材料 具有特殊的量子限制效應，電子和聲子在傳輸中通過量子尺寸效應能夠大 幅度提高材料的熱電性能。近年來，超晶格熱電薄膜材料的制備及性能研 究倍受國內外學者的關注，許多制備方法也相繼出現，例如金屬有機物化 學氣相沉積、脈沖激光沉積、電化學原子層外延以及分子束外延等方法已 經制備了較高性能的超晶格熱電薄膜材料。概括起來，現有的超晶格熱電 薄膜材料的制備方法及裝置研究方面，主要存在以下兩個方面的問題：

(1)超晶格熱電薄膜材料的制備主要是采用高成本或復雜工藝的外延 生長技術，設備昂貴、制備工藝復雜及生產成本高。

(2)制備復雜組分的超晶格熱電薄膜材料較為困難。

發明內容

本發明其目的在于為了解決上述缺陷而提供一種制備超晶格熱電薄膜 材料的雙閃蒸法裝置，具有工藝較簡單、生產成本較低優點，還可以用于 制備復雜組分的超晶格熱電薄膜材料。

本發明為了實現上述目的而提供的技術方案包括：襯底裝置由調速電 動機，襯底支架，加熱器，襯底，石英晶體振蕩監厚儀，擋板和熱電偶組成， 襯底支架位于真空腔體的內腔頂部，調速電動機與襯底支架連接，襯底安 裝在襯底支架的下面；加熱系統位于真空腔體的底部，鉭片置于其上；兩 個送粉器分別安裝在真空腔體的內壁上，并位于襯底支架的兩側；真空腔 體為雙層上不銹鋼鐘罩式結構，其上開有進水口和出水口，高真空機組與 真空腔體相連。

本發明裝置使用電阻爐作為熱源對鉭片進行預先加熱，使其升高到一 定的溫度，兩個送粉器交替向預先加熱到一定溫度的鉭片輸送粉末顆粒材 料，粉末顆粒材料瞬間氣化沉積到襯底上形成薄膜，兩種不同組分的材料 交替生長形成超晶格薄膜材料。

本發明與現有的超晶格熱電薄膜材料沉積裝置相比，其優點在于：現 有的超晶格熱電薄膜材料沉積裝置成本較高、沉積工藝較復雜，很難制備 復雜組分的超晶格熱電薄膜材料。本發明采用閃蒸法結合雙路交替送粉器 來實現超晶格熱電薄膜材料的制備，具有高效節能、低成本、工藝簡單的 優點。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。本發明不僅局 限于這一個實施例，凡是采用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變 化或更改的設計，都落入本發明保護的范圍。

實施例，如圖1所示，本發明制備超晶格熱電薄膜材料的閃蒸法裝置 結構為：

襯底裝置由調速電動機1，襯底支架2，加熱器3，襯底4，石英晶體 振蕩監厚儀5，擋板6和熱電偶21組成，襯底支架2位于真空腔體16的 內腔頂部，調速電動機1帶動襯底支架2和襯底3旋轉，調速電動機1與襯 底支架2連接，襯底4安裝在襯底支架2的下面；加熱系統位于真空腔體 16的底部，鉭片14置于其上；加熱器3用于加熱襯底4，兩個送粉器分別 安裝在真空腔體16的內壁上，并位于襯底支架2的兩側；真空腔體16為 雙層上不銹鋼鐘罩式結構，其上開有進水口12和出水口17，高真空機組 11與真空腔體相連。冷卻水從進水口12進入真空腔體16的夾層中，從出 水口17流出。真空系統由高真空機組11和充氣閥10組成，高真空機組 11與真空腔體16相連。加熱系統由電阻加熱爐13，鉭片14和熱電偶15 組成。熱電偶21用來測量襯底4的溫度。

送粉器由盛粉容器7，石英管8和時間繼電器9組成，送粉器固定在 真空腔體16內壁上，另一送粉器同樣由時間繼電器18，石英管19和盛粉 容器20組成，固定在真空腔體16內壁上。