[發(fā)明專利]用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711073139.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107620045A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝宏林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 惠州市宏策企業(yè)管理咨詢有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/28
• 分類號(hào): C23C14/28;C23C14/04;C23C14/56
• 代理公司: 惠州市超越知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44349
• 代理人: 陶遠(yuǎn)恒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備。

背景技術(shù)

目前在材料學(xué)領(lǐng)域有非常大的熱點(diǎn)集中于對(duì)復(fù)合材料的研究，譬如太陽(yáng)能材料，這些復(fù)合材料的性能都主要由其成份決定。為了研究以及優(yōu)化這些材料，通常方法是一個(gè)一個(gè)地合成材料。這種探索的過(guò)程非常耗時(shí)間。因此非常有必要尋找一種高效的系統(tǒng)的探索研究復(fù)合材料的方法。 這樣復(fù)合材料的研究特別是還沒(méi)有被充分開(kāi)發(fā)利用的三成份或者四成份的復(fù)合材料的研究效率會(huì)大大提高。

1995年，項(xiàng)曉東等人發(fā)明了用于復(fù)合材料制備的組合方法。此方法是在反 應(yīng)濺射法中采用了一系列的掩模(美國(guó)專利號(hào)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(guò)程中通過(guò)使用不同的掩模，旋轉(zhuǎn)這些掩模，或者使用不同的源材料，使各個(gè)小樣品沉積的源材料，材料的沉積量，沉積的層數(shù)都不一樣。這樣在基片熱退火混合之后，基片上每個(gè)小樣品的化學(xué)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(guò)自動(dòng)掃描來(lái)測(cè)試。這樣材料的制備和測(cè)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(lái)了一系列的問(wèn)題，譬如分相，掩模錯(cuò)位和過(guò)程復(fù)雜，等等。這些問(wèn)題一直沒(méi)辦法解決，而且漸漸成為這種方法的根本問(wèn)題。

因此，隨著在材料領(lǐng)域?qū)?fù)合材料越來(lái)越濃厚的興趣，一種更可靠更高效 的復(fù)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(dǎo)體YBa₂Cu₃O_7-δ薄膜材料以來(lái)，脈沖激光沉積(Pulsed Laser Deposition,簡(jiǎn)稱PLD)已經(jīng)被廣泛地用在材料研究領(lǐng)域(Dijkkamp,et al.,Applied Physics Letters 51:619(1987))。相比于其他材料合成技術(shù)，譬如化學(xué)氣相沉積，脈沖激光沉積具有它的很多優(yōu)點(diǎn)。脈激光沉積最突出的優(yōu)點(diǎn)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(fù)合材料的合成中非常重要。另外脈沖激光沉積是一項(xiàng)協(xié)調(diào)性強(qiáng)的技術(shù)。因?yàn)榧す饪梢园炎匀唤鐜缀跛械牟牧险舭l(fā)，因而很多材料的合成都可以用脈沖激光沉積技術(shù)來(lái)生長(zhǎng)。

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

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備，具有快速沉積多種不同復(fù)合材料的有益效果。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備，包括激光源、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一反射鏡、第二反射鏡、真空室、至少兩個(gè)用于固定不同的源材料靶材的第一固定平臺(tái)以及用于沉積復(fù)合材料的基片；

所述第一固定平臺(tái)以及所述基片均設(shè)置于所述真空室內(nèi)，所述至少兩個(gè)第一固定平臺(tái)分別與所述基片的預(yù)設(shè)區(qū)域相對(duì)，所述真空室設(shè)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(yù)設(shè)夾角；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述第二反射鏡連接，以驅(qū)動(dòng)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(dòng)至對(duì)應(yīng)位置，所述第一反射鏡用于將所述激光源發(fā)出的激光反射對(duì)應(yīng)位置的所述第二反射鏡，進(jìn)而使得所述第二反射鏡將第一反射鏡反射的激光通過(guò)所述通光部反射至對(duì)應(yīng)的所述第一固定平臺(tái)。

在本發(fā)明所述的用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電連接。

在本發(fā)明所述的用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備中，所述基片上與所述第一固定平臺(tái)相對(duì)的一面貼有掩模。

在本發(fā)明所述的用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備中，所述掩模上設(shè)置有多個(gè)呈矩陣分布的沉積孔。

在本發(fā)明所述的用于批量合成復(fù)合材料的激光沉積設(shè)備中，所述基片的遠(yuǎn)離所述第一固定平臺(tái)的一面設(shè)置有加熱組件。