[發明專利]高溫超導帶材金屬濺射靶材保護裝置及基片薄膜制作方法

在審

• 申請號: 202010153656.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111188018A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 夏鈺東;陶伯萬;趙睿鵬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/56;C23C14/14;C23C14/58
• 代理公司: 成都華飛知識產權代理事務所(普通合伙) 51281
• 代理人: 杜群芳

本發明涉及磁控濺射技術領域，具體涉及一種第二代高溫超導帶材金屬濺射靶材保護裝置及基片薄膜制作方法，所述保護裝置包括保護殼體、升降驅動裝置和磁控濺射槍，保護殼體內設置有保護腔室，磁控濺射槍設置在保護腔室內，保護殼體的底部設置有閘板閥，所述閘板閥用于封閉保護腔室，所述升降驅動裝置設置在保護殼體的頂部，所述磁控濺射槍通過伸縮桿與升降驅動裝置連接。本發明通過保護腔室保護安裝在磁控濺射槍上的靶材，讓靶材處于保護腔室的真空保護狀態，在更換基片或基帶的過程中避免靶材氧化，減少換取基片樣品過程中靶材氧化的相關影響，對促進易氧化靶材的連續制備研究，特別是第二代高溫超導帶材金屬靶的高質量制備研究具有重要意義。

技術領域

本發明涉及磁控濺射技術領域，具體涉及一種第二代高溫超導帶材金屬濺射靶材保護裝置及基片薄膜制作方法。

背景技術

21世紀以來，超導技術，尤其是高溫超導技術越來越多的受到高科技行業的關注。以YBa₂Cu₃O₇-δ(YBCO)為代表的第二代高溫超導帶材在強電領域，具有不可替代的優勢，包括高溫超導發電機、高溫超導儲能、高溫超導磁體等具有常規線纜無法比擬的優勢。第二代高溫超導帶材主要面臨規模化成本過高，采用薄膜制備的方式來獲取雙軸織構等不利因素，是目前商用的重要阻礙。目前第二代高溫超導帶材超導層的制備方法主要有：金屬有機氣相沉積(MOCVD)、金屬有機化學沉積(MOD)、脈沖激光沉積(PLD)、反應熱蒸發(RCE-DR)。上述方法都已經被證實能夠作為第二代高溫超導帶材超導層的制備方法，但是上述方法均有各自的優缺點。磁控濺射技術是我們自主提出的一種高速制備高溫超導層的方法，該方法采用直流磁控濺射作為沉積源，直接濺射Y(Re)、Ba、Cu金屬靶材，Re包括Gd、Sm、Eu、Dy等稀土元素。對比于陶瓷ReBCO靶材，金屬靶材具有成本低、沉積速率快，濺射穩定性高等優點。能夠有效的解決目前第二代高溫超導帶材制備所存在的制備成本高、難以規模化制備的技術問題。直流磁控濺射使用合金靶材或者鑲嵌靶，基于目前的技術，由于Y(Re)、Ba、Cu幾種金屬熔點相差較大，很難熔煉出成份均勻的合金靶，鑲嵌靶是采用直流磁控濺射制備多元氧化物薄膜的最優選擇。

現有的可濺射裝置中，如中國專利公開號CN209227051U公開的一種新型磁控濺射裝置，包括位于腔室內的靶材和可來回移動的基板，所述靶材正前方設置有保護閥門，所述基板的工藝位置兩側分別設置有第一螺線管，所述第一螺線管背離所述基板一側對應基板的工藝位置設置有激光定位器，所述保護閥門和激光定位器均與控制器連接，所述控制器用于當接收到所述激光定位器檢測到基板移動到工藝位置的信號時控制所述保護閥門打開，否則所述保護閥門保持常閉狀態；該新型磁控濺射裝置能夠提高靶材利用率，提升膜厚均勻性，但是，由于Ba靶材在空氣中極易氧化，在換取基片樣品過程中，靶材的氧化會造成成份的偏析，影響相關試驗研究和產品質量。

為此，本發明重新設計了一種第二代高溫超導帶材金屬濺射靶材保護裝置來保護易氧化靶材，減少換取基片樣品過程中靶材易氧化的相關影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種第二代高溫超導帶材金屬濺射靶材保護裝置及基片薄膜制作方法，所述保護裝置包括保護殼體、升降驅動裝置和磁控濺射槍，保護殼體內設置有保護腔室，磁控濺射槍設置在保護腔室內，保護殼體的底部設置有閘板閥，所述閘板閥用于封閉保護腔室，所述升降驅動裝置設置在保護殼體的頂部，所述磁控濺射槍通過伸縮桿與升降驅動裝置連接。本發明通過保護腔室保護安裝在磁控濺射槍上的靶材，讓靶材處于保護腔室的真空保護狀態，在更換基片或基帶的過程中避免靶材氧化，減少換取基片樣品過程中靶材氧化的相關影響，對促進易氧化靶材的連續制備研究，特別是第二代高溫超導帶材金屬靶的高質量制備研究具有重要意義。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：