[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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及材料制備領域，一種有機分子的真空沉積方法，將高純氮氣從進氣口通入，流量典型值為5.0SLM，將溶液從液體入口通入，流量典型值為20mL/Min；在外管和內管之間施加電壓，使得溶液中的部分待沉積分子成為離子形式，溶液形成霧化液滴，調節電壓，調整擋板旋轉，改變擋板與凹槽相對位置，控制噴射束流；調節電噴霧裝置位置，調整通過毛細管進入真空腔體的霧化液滴數量；液滴中的待沉積分子的離子包和雜質通過離子聚束器I；待沉積分子的離子包和雜質通過離子聚束器II，離子束進一步匯聚；離子包和雜質到達靜電偏向器；經過荷質比選擇，帶電雜質被偏轉并與四極質量過濾器的極板碰撞而被過濾，最終只有待沉積分子的離子包到達襯底表面。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，尤其是一種具有特殊噴霧方法的一種有機分子的真空沉積方法。

背景技術

電噴霧沉積方法是一種用于沉積分子量較大且易分解的分子的方法，通過電噴霧裝置使得包含有待沉積分子的溶液霧化，并使得分子帶電而以離子形式進入真空系統，在電場或不同真空段的氣壓差的作用下運動并最終沉積到襯底上。現有技術缺陷一：采用氣體分流器來分隔真空腔內的不同真空段，缺點是離子的透射率較低；現有技術缺陷二：電噴霧的質量流量輸出較低。對于某些應用，還要考慮一些特殊的技術需求，比如沉積過程中避免襯底損壞，需要待沉積分子的動能較低，另外，需要避免中性粒子雜質污染襯底，所述一種有機分子的真空沉積方法能夠解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明一種有機分子的真空沉積方法，采用串聯的離子聚束器以增加離子束流的透射率，另外，采用具有帶缺口的擋板的電噴霧裝置，通過調節擋板的位置，能夠改變噴射出的霧化液滴的大小及噴霧形狀，以適用于不同種類的分子。

本發明所采用的技術方案是：

有機分子的真空沉積裝置主要包括電噴霧裝置、位移臺、毛細管、真空腔體、離子聚束器I、離子聚束器II、靜電偏向器、四極質量過濾器和樣品臺，xyz為三維坐標系，電噴霧裝置安裝在位移臺上能夠三維移動，所述真空腔體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、離子聚束器II、靜電偏向器、四極質量過濾器、樣品臺依次均位于真空腔體內，靜電偏向器位于真空腔的轉角處，四極質量過濾器具有極板，樣品臺上具有襯底，所述真空腔體連接有多個真空泵組，使得在離子聚束器I處真空度1.0mbar、在離子聚束器II處真空度4×10^-2mbar、在靜電偏向器處真空度1×10^-5mbar、在四極質量過濾器處真空度1×10^-7mbar；所述真空腔體的初始端連接有毛細管，電噴霧裝置產生的液滴能夠通過所述毛細管進入真空腔體，液滴中大部分溶劑被真空泵組抽出真空腔體外，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、離子聚束器II到達靜電偏向器，在靜電偏向器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，而中性雜質不會被偏轉，從而達到過濾效果；在四極質量過濾器中經過荷質比選擇，帶電雜質被偏轉并與四極質量過濾器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上的襯底表面；電噴霧裝置由外管、內管、擋板、進氣口、液體入口組成，所述外管和內管均為圓柱形，外管的內徑為3000微米，內管的外徑為2700微米，所述外管和內管為同軸嵌套構型，外管和內管之間為液體通道，進氣口和液體入口分別連接外管外壁并與液體通道連通，外管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將真空腔體分為真空段I和真空段II，離子聚束器I位于真空腔體起始端一側的真空段I中，離子聚束器II位于真空段II起始端一側的真空段II中，離子聚束器I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；所述擋板為直徑2900微米的圓形金屬板，且與所述內管的一側端口同心，并將所述內管的一側端口密封，擋板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，擋板能夠繞外管和內管的軸線旋轉，以控制噴射束流，所述外管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。