[發明專利]用于批量合成復合材料的激光沉積設備

在審

• 申請號: 201711072943.5
• 申請日: 2017-11-04
• 公開（公告）號: CN107723667A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 謝宏林
• 申請（專利權）人: 惠州市宏策企業管理咨詢有限公司
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/04;C23C14/56
• 代理公司: 惠州市超越知識產權代理事務所(普通合伙)44349
• 代理人: 陶遠恒

技術領域

本發明涉及復合材料制備領域，特別涉及一種用于批量合成復合材料的激光沉積設備。

背景技術

目前在材料學領域有非常大的熱點集中于對復合材料的研究，譬如太陽能材料，這些復合材料的性能都主要由其成份決定。為了研究以及優化這些材料，通常方法是一個一個地合成材料。這種探索的過程非常耗時間。因此非常有必要尋找一種高效的系統的探索研究復合材料的方法。 這樣復合材料的研究特別是還沒有被充分開發利用的三成份或者四成份的復合材料的研究效率會大大提高。

1995年，項曉東等人發明了用于復合材料制備的組合方法。此方法是在反 應濺射法中采用了一系列的掩模(美國專利號5985356,6004617,6326090, 6346290,7442665)(Xiang,et al.,Science 268:1738(1995)；Wang,et al., Science 279:1712(1998)；Briceno,et al.,Science 270:273(1995))。沉積的薄膜被掩模分成一系列的小樣品。圖1是這種組合方法使用的掩模。在合成過程中通過使用不同的掩模，旋轉這些掩模，或者使用不同的源材料，使各個小樣品沉積的源材料，材料的沉積量，沉積的層數都不一樣。這樣在基片熱退火混合之后，基片上每個小樣品的化學成份就都不一樣。這些在基片的固定位置上的小樣品可以通過自動掃描來測試。這樣材料的制備和測試就都可以大大加快。

然而，這種把薄膜沉積和掩模組合在一起的方法是在沉積后再混合的。它帶來了一系列的問題，譬如分相，掩模錯位和過程復雜，等等。這些問題一直沒辦法解決，而且漸漸成為這種方法的根本問題。

因此，隨著在材料領域對復合材料越來越濃厚的興趣，一種更可靠更高效 的復合材料合成方法變得尤其重要。

自從1987年被成功用于合成高溫超導體YBa₂Cu₃O_7-δ薄膜材料以來，脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition,簡稱PLD)已經被廣泛地用在材料研究領域(Dijkkamp,et al.,Applied Physics Letters 51:619(1987))。相比于其他材料合成技術，譬如化學氣相沉積，脈沖激光沉積具有它的很多優點。脈激光沉積最突出的優點就是等比分性，也就是它合成的薄膜材料和源材料成份一致。等比分性在復合材料的合成中非常重要。另外脈沖激光沉積是一項協調性強的技術。因為激光可以把自然界幾乎所有的材料蒸發，因而很多材料的合成都可以用脈沖激光沉積技術來生長。

然而，脈沖激光沉積具有一個很突出的缺點，就是生長速率的不均勻性， 也就是在基片上各處薄膜厚度會不一致。然而在此發明中正是利用脈沖激 光沉積的生長速率不均勻性來合成材料，從而使基片上各點的組分不一樣。

發明內容

本發明實施例提供一種用于批量合成復合材料的激光沉積設備，具有快速沉積多種不同復合材料的有益效果。

本發明實施例提供一種用于批量合成復合材料的激光沉積設備，包括激光源、驅動機構、第一反射鏡、第二反射鏡、真空室、至少兩個用于固定不同的源材料靶材的第一固定平臺以及用于沉積復合材料的基片；

所述第一固定平臺以及所述基片均設置于所述真空室內，所述至少兩個第一固定平臺分別與所述基片的預設區域相對，所述真空室設置有通光部，所述第二反射鏡與所述第一反射鏡平行，所述激光源與所述第一反射鏡的出光方向呈預設夾角；

所述驅動機構與所述第二反射鏡連接，以驅動所述第二反射鏡沿著垂直于所述激光源的出光方向的方向移動至對應位置，所述第一反射鏡用于將所述激光源發出的激光反射對應位置的所述第二反射鏡，進而使得所述第二反射鏡將第一反射鏡反射的激光通過所述通光部反射至對應的所述第一固定平臺。

在本發明所述的用于批量合成復合材料的激光沉積設備中，還包括一控制組件，所述控制組件與所述激光源以及所述驅動機構電連接。

在本發明所述的用于批量合成復合材料的激光沉積設備中，所述基片上與所述第一固定平臺相對的一面貼有掩模。

在本發明所述的用于批量合成復合材料的激光沉積設備中，所述掩模上設置有多個呈矩陣分布的沉積孔。

在本發明所述的用于批量合成復合材料的激光沉積設備中，所述基片的遠離所述第一固定平臺的一面設置有加熱組件。