[發明專利]一種激光脈沖沉積系統及加工方法

有效

• 申請號: 202110653625.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113463045B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 秦應雄;李曉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/54
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

1.一種激光脈沖沉積系統，其特征在于，包括依次連接的脈沖光源、掃描光路模塊和真空沉積模塊，所述脈沖光源發出的光束入射至所述掃描光路模塊，經過所述掃描光路模塊聚焦后斜入射至真空沉積模塊，所述掃描光路模塊用于使真空沉積模塊內靶材表面任意位置的光斑保持均勻大小，聚焦光斑在靶材表面掃描過程中，襯底與靶材距離保持不變，實現均勻光斑脈沖沉積；

所述脈沖光源為全固態激光器；所述掃描光路模塊包括45°反射鏡、一維振鏡、平場聚焦透鏡以及可移動光學平臺，脈沖光源發出的光束經45°反射鏡反射至一維振鏡，再經過一維振鏡反射至平場聚焦透鏡，所述一維振鏡在預設角度范圍內偏轉，所述可移動光學平臺用于在與一維振鏡掃描相互垂直的維度整體移動掃描光路模塊，實現聚焦光斑在二維平面內均勻分布掃描；

所述真空沉積模塊包括真空腔、靶材、襯底、入射窗；靶材和襯底均位于真空腔內，入射窗位于真空腔上；靶材與入射光束呈傾斜放置，即光束通過入射窗斜射入靶材表面；

還包括準直擴束元件和衍射光學元件，所述準直擴束元件位于脈沖光源和掃描光路模塊之間，用于對脈沖光源發出的光束準直擴束，所述衍射光學元件位于準直擴束元件和掃描光路模塊之間，經衍射光學元件傾斜相位組合調制后，聚焦光斑由高斯型分布變為能量分布近似均勻的多焦點組合矩形光斑。

2.如權利要求1所述的激光脈沖沉積系統，其特征在于，所述靶材為復合靶材，靶材的不同區域由不同材料單元構成。

3.如權利要求1所述的激光脈沖沉積系統，其特征在于，所述襯底為可移動襯底，平行于靶材移動。

4.如權利要求1所述的激光脈沖沉積系統，其特征在于，還包括多個脈沖光源和多個掃描光路模塊，每個脈沖光源發出的光束入射至相應的掃描光路模塊，經過所述掃描光路模塊聚焦后斜入射至真空沉積模塊，每個掃描光路模塊對應真空沉積模塊的一個入射窗，多個掃描光路模塊與不同波長的脈沖光源相匹配，滿足不同靶材的脈沖濺射需求，實現對靶材同時進行脈沖沉積。

5.一種根據權利要求1至4任一項所述的激光脈沖沉積系統的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）搭建所述激光脈沖沉積系統，根據靶材成分特性計算光束的輸出功率；

（2）通過移動掃描光路模塊來控制光束準直聚焦于靶材表面不同位置；

（3）調節一維振鏡的掃描速度和可移動光學平臺的位移速度控制聚焦光斑在靶材不同位置的停留時長，以獲得薄膜成分的不同化學計量比。