[發(fā)明專利]薄膜生長(zhǎng)裝置、方法及二氧化釩薄膜生長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210581138.X
• 申請(qǐng)日: 2022-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN114934265B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云鵬;趙東旭;王飛;范翊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): C23C16/40
• 分類號(hào): C23C16/40;C23C16/455;C23C16/458
• 代理公司: 長(zhǎng)春中科長(zhǎng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 陳陶

本發(fā)明涉及納米材料薄膜生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜生長(zhǎng)裝置及薄膜生長(zhǎng)方法；尤其涉及一種二氧化釩薄膜生長(zhǎng)方法；薄膜生長(zhǎng)裝置包括散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)、載物旋轉(zhuǎn)盤、石英管、管式爐、直角噴霧脈沖控制架和納米噴霧器；納米噴霧器的噴嘴垂直于載物旋轉(zhuǎn)盤；載物旋轉(zhuǎn)盤與散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)載物旋轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)；載物旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多個(gè)載物槽；石英管上設(shè)有第一側(cè)開槽，管式爐上設(shè)有第二側(cè)開槽；石英管穿設(shè)于管式爐中，第一側(cè)開槽與第二側(cè)開槽匹配；載物旋轉(zhuǎn)盤上的至少一個(gè)載物槽位于第一側(cè)開槽內(nèi)。通過(guò)本發(fā)明的薄膜生長(zhǎng)裝置及方法生長(zhǎng)二氧化釩薄膜，生長(zhǎng)效率更高，且所得到的二氧化釩薄膜具備中紅外光開關(guān)效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料薄膜生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜生長(zhǎng)裝置及薄膜生長(zhǎng)方法；尤其涉及一種二氧化釩薄膜生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)

釩氧化物具有半導(dǎo)體-金屬相變特性。在半導(dǎo)體態(tài)時(shí)，材料具有高透射特性，在金屬態(tài)時(shí)，材料則具有高反射特性，這種特性使其具有智能光開關(guān)的潛力。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種釩氧化物具有從低溫半導(dǎo)體相到高溫金屬相轉(zhuǎn)換的特性，其中VO₂相變溫度最接近室溫。氧化釩相變具有高速相變、可逆、波段寬等特點(diǎn)，在抗紅外定向能方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前已有的二氧化釩薄膜制備方法，按照其原理大體可分為物理法和化學(xué)法兩大類。更為詳細(xì)地，物理法主要包括濺射法、脈沖激光淀積，以及基于該兩種方法的衍生方法：如等離子體輔助，射頻磁控濺射等方法。物理法由于其簡(jiǎn)單低廉的工藝流程，目前已經(jīng)被廣泛用于二氧化釩薄膜材料的制備。但該法一般由于其有限的基底溫度，并且濺射出來(lái)的原子/分子團(tuán)能量相對(duì)較低，在集聚成核時(shí)均勻性較差，因此材料的結(jié)晶度較低，一般需要進(jìn)行后續(xù)的退火來(lái)提高薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。相比于物理法，化學(xué)法具有更高的靈活性，實(shí)現(xiàn)的途徑也更為多樣。在已有的報(bào)道中，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(Metal Organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)，鹵化物氣相外延(Halide Vapor Phase Epitaxy，HVPE)，分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，MBE)，原子層淀積(Atomic Layer Deposition，ALD)，溶膠-凝膠(Sol-Gel)，熱液合成(Hydrothermal Synthesis)等方法都被用于二氧化釩薄膜的制備。在這其中，MOCVD和HVPE由于其較快的生長(zhǎng)速度(CVD大約在幾個(gè)μm/h，HVPE目前甚至可以達(dá)到100μm/h)，以及高的結(jié)晶質(zhì)量，因此被用來(lái)進(jìn)行二氧化釩厚外延生長(zhǎng)；MBE和ALD可以精確控制薄膜厚度及質(zhì)量，在各類生長(zhǎng)方法中具有最高的材料質(zhì)量；Sol-Gel和熱液法具有最高的靈活性，非常易于新型材料結(jié)構(gòu)的制備，相比于前面幾種方法對(duì)基底材料敏感度也較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述問(wèn)題，提供一種薄膜生長(zhǎng)裝置及薄膜生長(zhǎng)方法；尤其提供一種二氧化釩薄膜生長(zhǎng)方法。

本發(fā)明提供一種薄膜生長(zhǎng)裝置，所述薄膜生長(zhǎng)裝置包括溶液脈沖噴霧臺(tái)、散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)、載物旋轉(zhuǎn)盤、石英管以及管式爐；

所述溶液脈沖噴霧臺(tái)包括相互固定連接的直角噴霧脈沖控制架和納米噴霧器；所述納米噴霧器的噴嘴垂直于所述載物旋轉(zhuǎn)盤；所述載物旋轉(zhuǎn)盤與所述散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，所述散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述載物旋轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)；所述載物旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多個(gè)載物槽；

所述石英管上設(shè)有第一側(cè)開槽，所述管式爐上設(shè)有第二側(cè)開槽；所述石英管穿設(shè)于所述管式爐中，所述第一側(cè)開槽與所述第二側(cè)開槽匹配；所述載物旋轉(zhuǎn)盤上的至少一個(gè)所述載物槽位于所述第一側(cè)開槽內(nèi)。

優(yōu)選的，所述納米噴霧器為電動(dòng)納米噴霧器；所述散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)可通過(guò)電動(dòng)控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選的，所述散熱旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括紫銅旋轉(zhuǎn)柱和風(fēng)扇；所述載物旋轉(zhuǎn)盤與所述紫銅旋轉(zhuǎn)柱連接。

優(yōu)選的，所述紫銅旋轉(zhuǎn)柱的中部設(shè)有多層紫銅圓盤。

本發(fā)明還提供一種薄膜生長(zhǎng)方法，所述薄膜生長(zhǎng)方法采用上述的薄膜生長(zhǎng)裝置。