[發明專利]一種有機分子的真空沉積方法

有效

• 申請號: 201810817216.5
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108906363B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王永忠;傅晶晶;張向平
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: B05B5/08
• 分類號: B05B5/08;B05B5/03;B05D1/00
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1.一種有機分子的真空沉積方法，有機分子的真空沉積裝置主要包括電噴霧裝置(1)、位移臺(2)、毛細管(3)、真空腔體(4)、離子聚束器I(5)、離子聚束器II(6)、靜電偏向器(7)、四極質量過濾器(8)和樣品臺(9)，xyz為三維坐標系，電噴霧裝置(1)安裝在位移臺(2)上能夠三維移動，所述真空腔體(4)為兩段圓柱形真空腔呈90度連接而成、且具有初始端和末端，所述離子聚束器I(5)、離子聚束器II(6)、靜電偏向器(7)、四極質量過濾器(8)、樣品臺(9)依次均位于真空腔體(4)內，靜電偏向器(7)位于真空腔的轉角處，四極質量過濾器(8)具有極板，樣品臺(9)上具有襯底，所述真空腔體(4)連接有多個真空泵組，使得在離子聚束器I(5)處真空度1.0mbar、在離子聚束器II(6)處真空度4×10^-2mbar、在靜電偏向器(7)處真空度1×10^-5mbar、在四極質量過濾器(8)處真空度1×10^-7mbar；所述真空腔體(4)的初始端連接有毛細管(3)，電噴霧裝置(1)產生的液滴能夠通過所述毛細管(3)進入真空腔體(4)，液滴中大部分溶劑被真空泵組抽出真空腔體(4)外，液滴中的待沉積分子的離子包和帶電雜質依次通過離子聚束器I(5)、離子聚束器II(6)到達靜電偏向器(7)，在靜電偏向器(7)中待沉積分子的離子包和帶電雜質被偏轉90度后，到達四極質量過濾器(8)，而中性雜質不會被偏轉；在四極質量過濾器(8)中經過荷質比選擇，帶電雜質被偏轉并與四極質量過濾器(8)的極板碰撞而被過濾，最終僅有待沉積分子的離子包到達樣品臺(9)上的襯底表面；電噴霧裝置(1)由外管(1-1)、內管(1-2)、擋板(1-3)、進氣口(1-4)、液體入口(1-5)組成，所述外管(1-1)和內管(1-2)均為圓柱形，外管(1-1)的內徑為3000微米，內管(1-2)的外徑為2700微米，所述外管(1-1)和內管(1-2)為同軸嵌套構型，外管(1-1)和內管(1-2)之間為液體通道，進氣口(1-4)和液體入口(1-5)分別連接外管(1-1)外壁并與液體通道連通，外管(1-1)內壁具有分散的沿外管軸向的形狀完全相同的凹槽，能夠增大局域電場；離子聚束器I(5)將真空腔體(4)分為真空段I(4-1)和真空段II(4-2)，離子聚束器I(5)位于真空腔體(4)起始端一側的真空段I(4-1)中，離子聚束器II(6)位于真空段II(4-2)起始端一側的真空段II(4-2)中，離子聚束器I(5)由三十塊厚度為一毫米的金屬環形電極組成，相鄰金屬環形電極用一毫米厚的絕緣片隔開，環形電極的內徑從五十毫米到五毫米線性遞減；離子聚束器II(6)由六十個金屬環形電極組成，相鄰金屬環形電極用二毫米厚的絕緣片隔開，其中前十個環形電極內徑三十毫米，后五十個環形電極的內徑從三十毫米到二毫米線性遞減；所述擋板(1-3)為直徑2900微米的圓形金屬板，且與所述內管(1-2)的一側端口同心，并將所述內管(1-2)的一側端口密封，擋板(1-3)邊緣具有形狀相同的缺口，相鄰的所述缺口之間的間距一致，擋板(1-3)能夠繞外管(1-1)和內管(1-2)的軸線旋轉，以控制噴射束流；所述外管(1-1)內壁的凹槽的數量為四到十二個，凹槽斷面形狀為半圓形或正方形或三角形，擋板(1-3)上缺口的數量為四到十二個，缺口形狀為半圓形或正方形或三角形，所述半圓形的半徑范圍30微米到50微米，所述正方形的邊長范圍40微米到60微米，所述三角形邊長范圍30微米到60微米，

其特征是：所述一種有機分子的真空沉積方法的步驟為：

一.將高純氮氣從電噴霧裝置(1)的進氣口(1-4)通入，流量典型值為5.0SLM，SLM為標準氣體每升/分鐘，同時將包含待沉積分子的溶液從電噴霧裝置(1)的液體入口(1-5)通入，流量典型值為20mL/Min(毫升/分鐘)；

二.在電噴霧裝置(1)的外管(1-1)和內管(1-2)之間施加電壓，電壓范圍2000V到6000V，使得溶液中的部分待沉積分子成為離子形式，并且溶液在電噴霧裝置(1)出口形成霧化的液滴，調節電壓以能夠調整液體噴霧的形狀，調整擋板(1-3)的位置使其繞外管(1-1)和內管(1-2)的軸線旋轉，改變擋板(1-3)上的缺口與外管(1-1)上的凹槽之間的相對位置，以能夠控制噴射束流；

三.通過位移臺(2)調節電噴霧裝置(1)位置，以能夠調整通過毛細管(3)進入真空腔體(4)的霧化的液滴的數量；

四.進入真空腔體(4)的液滴中大部分溶劑被真空泵組抽出真空腔體(4)外，液滴中的待沉積分子的離子包和雜質通過離子聚束器I(5)，離子聚束器I(5)的第一個環形電極和最后一個環形電極上只施加直流電勢，其他環形電極上施加直流及交流電勢，且相鄰環形電極上施加的交流電勢的相位相反，驅動頻率為300kHz，通過分壓器加到每一個環形電極上的直流電勢線性遞減，使得離子束達到匯聚的效果；

五.待沉積分子的離子包和雜質通過離子聚束器II(6)，離子聚束器II(6)的第一個環形電極和最后一個環形電極上只施加直流電勢，其他環形電極上施加直流及交流電勢，且相鄰環形電極上施加的交流電勢的相位相反，驅動頻率為500kHz，通過分壓器加到每一個環形電極上的直流電勢線性遞減，使得離子束進一步匯聚；

六.離子包和雜質到達靜電偏向器(7)，在靜電偏向器(7)中待沉積分子的離子包和帶電雜質被偏轉90度后到達四極質量過濾器(8)，中性雜質不會被偏轉而被過濾；

七.在四極質量過濾器(8)中經過荷質比選擇，通過調節施加在四極質量過濾器(8)的極板上的電壓，使得帶電雜質被偏轉并與四極質量過濾器(8)的極板碰撞從而被過濾，最終只有待沉積分子的離子包到達樣品臺(9)上的襯底表面。