[發明專利]一種磁控濺射鍍膜裝置及方法、納米顆粒的制備方法

有效

• 申請號: 201610365340.3
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105839065B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 向勇;閆宗楷;李光;費益;劉雯;彭志;徐子明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙)51238
• 代理人: 黎祖琴

【技術領域】

本發明涉及鍍膜領域，尤其涉及一種磁控濺射鍍膜裝置及磁控濺射鍍膜方法、納米顆粒的制備方法。

【背景技術】

磁控濺射是物理氣相沉積的一種，可用于制備金屬、半導體、絕緣體等多種材料。

磁控濺射法是將待鍍基底置于真空室中，并通入工作氣體(氬氣、氧氣和氮氣等)，當在濺射陰極(靶材)、陽極(基底)間通電時，讓陰極為負電位，由于高壓電場的作用使工作氣體分子電離，形成等離子體，以氬氣為例，氬氣在高壓電場作用下電離形成帶正電的氬粒子和電子，帶正電的氬粒子將在電場的加速下，高速向陰極靶材表面撞擊，將靶材表面的金屬離子擊出，金屬離子在正交電磁場中的運動軌跡為擺線，其逐漸沉積在待鍍基底表面形成薄膜。

一般的磁控濺射鍍膜裝置只能對平面基底進行鍍膜，僅少數技術能夠對曲面基底進行鍍膜。如公開號為CN101418432B的中國發明專利《一種高功率平面磁控濺射陰極》，根據其公開內容，該方法是傳統的磁控濺射鍍膜方式，通過濺射靶材實現對基底的鍍膜，該濺射方式要求基底形狀為平面狀，如線狀的基底則無法通過該方式進行均勻鍍膜。

又如公開號為CN105256281A的中國發明專利《磁控濺射鍍膜裝置及其靶裝置》，根據其公開內容，該磁控濺射鍍膜裝置能讓離子均勻撞擊在靶材上面，使靶材整面均勻消耗掉，不會出現靶材兩端消耗比中間消耗快的情況，并且鍍膜均勻。但該技術還是只能對平面進行鍍膜，無法對線狀或者其他特殊形狀的基底進行鍍膜。

公開號CN104878361A的中國發明專利《磁控濺射鍍膜設備》，根據其公開內容，該發明使用非平衡磁場和特殊的氣路補償，解決了現有技術使用均勻磁場和均勻氣路導致鍍膜不均勻的問題，提高了鍍膜工藝的可重復性，使各個基板的鍍層相同。但該技術同樣適用于平面基底的鍍膜。

【發明內容】

為克服目前磁控濺射鍍膜裝置無法對線狀的基底進行鍍膜的缺點，本發明提出了一種新的磁控濺射鍍膜裝置及方法，本發明還提供了一種納米顆粒的制備方法。

本發明提供一種解決上述技術問題的技術方案：一種磁控濺射鍍膜裝置，包括同軸設置的圓筒狀的磁鋼裝置、圓筒狀的濺射陰極和圓筒狀的靶材，圓筒狀靶材設置在圓筒狀濺射陰極內表面，磁鋼裝置設置在圓筒狀濺射陰極外表面以在靶材內表面形成了一封閉磁場,基底設置在靶材軸心位置處,濺射陰極上加載電壓產生電場，靶材在電場和磁場的作用下濺射產生的納米顆粒沉積在基底上形成薄膜。

優選地，所述磁鋼裝置包括多個環狀的第一磁體和第二磁體，所述第一磁體和第二磁體同軸相間排列，且靠近軸心側的磁極極性相反。

優選地，在濺射過程中，所述靶材相對于濺射陰極可移動。

優選地，基底設置在靶材軸心位置處。

優選地，所述基底為線狀，且可定向移動。

優選地，進一步包括監測機構和調速機構，監測機構監測影響濺射速度的參數，根據影響濺射速度的參數調節基底的移動速度。

優選地，進一步包括設置在靶材兩端的上風端和下風端，下風端處設置有分散液裝置，從上風端處進入磁控濺射鍍膜裝置內的氣體帶動靶材濺射產生的納米顆粒定向移動至分散液裝置中。

本發明還提供一種磁控濺射鍍膜方法包括以下步驟：提供一圓筒狀的靶材；在靶材內表面提供一封閉磁場；提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場，或在靶材入口設置一離子/電子發射裝置；將基底放置在靶材軸心處進行鍍膜，靶材在磁場和電場的作用下濺射產生的納米顆粒沉積在基底上形成薄膜。

優選地，所述封閉磁場由一圓筒狀磁鋼裝置產生，靶材與磁鋼裝置同軸設置，且靶材位于磁鋼裝置內，所述磁鋼裝置包括多個環狀的第一磁體和第二磁體，所述第一磁體和第二磁體同軸相間排列，且靠近軸心側的磁極極性相反

優選地，所述基底為線狀，且可定向移動。

本發明還提供一種納米顆粒的制備方法，其包括步驟：提供一圓筒狀的靶材；在靶材內表面提供一封閉磁場；提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場；在圓筒狀靶材一端設置一分散液裝置；基底設置在靶材軸心位置處,靶材在電場和磁場的作用下發生濺射，靶材濺射的納米顆粒部分沉積在基底上形成薄膜，未沉積在基底上的納米顆粒落入分散液裝置中。

與現有技術相比，本發明中磁控濺射鍍膜裝置具有如下優點：