[發明專利]一種快速冷卻的鍍膜樣品臺裝置及其應用

在審

• 申請號: 202111418416.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114134478A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 肖祁陵;高禮鑫;姜婉琰;葛軍飴
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C14/50
• 分類號: C23C14/50;C23C14/30
• 代理公司: 濟寧匯景知識產權代理事務所(普通合伙) 37254
• 代理人: 茍莎

本發明涉及一種快速冷卻的鍍膜樣品臺裝置及其應用，屬于真空鍍膜設備領域，包括冷卻臺、樣品臺及升降部、傳動部；冷卻臺下方設置有樣品擋板，樣品擋板通過相應連接件與冷卻臺在豎直方向上相對固定連接；冷卻臺內設置有冷卻介質容納腔，并由一傳輸管通至冷卻介質容納腔內，傳輸管與冷卻臺固定連接，且傳輸管向外延伸連通至外部冷源；冷卻臺的底端位于冷卻介質容納腔的下方開有一開口朝下的樣品槽，樣品槽內設置有樣品臺，樣品臺以能夠沿水平方向滑動的方式設置于樣品槽內，樣品臺的下端面作為用于固定樣品的工作面；本發明能夠在小于1.2個小時內溫度下降并穩定至負160℃，且降溫后的襯底溫度均勻性佳，鍍膜效果好。

技術領域

本發明涉及真空鍍膜設備領域，具體涉及一種快速冷卻的鍍膜樣品臺裝置及其應用。

背景技術

真空鍍膜，是指在真空條件下，采用一定的加熱蒸發或濺射方式蒸發鍍膜材料并使之氣化，粒子飛至基底表面凝聚成膜的工藝方法。物理過程包括：沉積材料蒸發或升華為氣態粒子，氣態粒子快速從蒸發源向基片表面輸送，氣態粒子附著在基片表面形核、長大成固體薄膜，薄膜原子重構或產生化學鍵合。真空鍍膜使用的蒸發源主要有電阻加熱、電子束加熱、高頻感應加熱、電弧加熱和激光加熱等五大類。電子束蒸發是真空蒸鍍技術中一種成熟且主要的鍍膜方法，具有制備高純薄膜、蒸鍍速率快的特點。

薄膜的性質來自薄膜本身的特殊結構?；诇囟仁怯绊懕∧さ慕Y構與性能的關鍵因素之一。薄膜的形成始于成核，由于電子束蒸發速率快，對于低熔點類的金屬或化合物原子遷移率大，臨界核的尺寸變大，在基底溫度很低時，臨界核可能是原子對，這是因為在核心長大的過程中，需要吸納擴散來的單個原子也會通過氣相或通過表面擴散的途徑轉移到大核心中去，較低的基底溫度會降低原子遷移率，更有利于形成穩定核，可以抑制原子之間和小核心的擴散，使細小的核心來不及擴散從而實現合并就被沉積下來的原子所覆蓋，從而抑制三維島狀核心的形成，抑制晶核的長大過程；以此形成晶粒細小、表面平整的薄膜。

目前，現有的真空鍍膜設備樣品臺還存在著一些不足的地方：通常用于真空鍍膜的樣品臺為室溫與高溫加熱裝置，而不能實現樣品臺基底溫度的降溫冷卻處理，一定程度上影響了一些低熔點金屬或化合物薄膜樣品的制備。為此，需要設計新的技術方案給予解決。

現有技術中，申請號為2020211260003的實用新型專利公開了一種便攜式變溫樣品臺裝置，在其樣品臺腔體內部在位于樣品臺下底面內側貼合設置有溫度調節裝置，樣品臺腔體內部在該溫度調節裝置上方設有冷卻裝置，運用該裝置能夠對樣品進行溫度調節，滿足不同基材對鍍膜時溫度的需求。

但是，上述現有技術還存在如下問題：上述冷卻裝置采用的是水冷管，水冷管通過水冷管固定支架固定設置在樣品臺腔體內，這種結構雖然能夠滿足一定程度的低溫條件鍍膜的需求，但是，對于一些超低溫條件下的鍍膜，例如采用液氮為冷卻介質的情況，上述結構則無法適用。這是由于液氮沸點在-196.56℃，汽化時大量吸熱而導致接觸的材料降溫快速，而這種快速冷卻則很容易導致襯底表面溫度的均勻性較差，從而影響鍍膜效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種能夠適用于超低溫介質液氮冷卻條件下的快速冷卻的鍍膜樣品臺裝置及其應用，能夠在小于1.2個小時內溫度下降并穩定至負160℃，且降溫后的襯底溫度均勻性佳，鍍膜效果好。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種快速冷卻的鍍膜樣品臺裝置，其特征在于，包括冷卻臺、樣品臺及升降部、傳動部；

所述冷卻臺下方設置有樣品擋板，樣品擋板通過相應連接件與冷卻臺在豎直方向上相對固定連接，并能夠在外力作用下實現其在冷卻臺正下方與偏離冷卻臺正下方兩處位置的切換；

所述冷卻臺內設置有冷卻介質容納腔，并由一傳輸管通至冷卻介質容納腔內，所述傳輸管與冷卻臺固定連接，且傳輸管向外延伸連通至外部冷源；所述冷卻臺的底端位于冷卻介質容納腔的下方開有一開口朝下的樣品槽，所述樣品槽內設置有樣品臺，樣品臺以能夠沿水平方向滑動的方式設置于樣品槽內，樣品臺的下端面作為用于固定樣品的工作面；