專利名稱：超聲噴霧熱分解噴頭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種超聲噴霧熱分解噴頭，特別是一種導霧管上半部分加有儲液瓶、噴嘴直徑由大到小有一個漸變的過程的超聲噴霧熱分解噴頭，可以廣泛地應用于薄膜材料、特別是透明導電氧化物薄膜的制備方面，屬于薄膜材料沉積技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
隨著薄膜材料和薄膜器件日益廣泛的應用，薄膜的制備顯得越來越重要。超聲霧化熱分解法已成為一種常用的薄膜制備技術(shù)，超聲噴霧熱分解工藝是將低分子有機鹽的水溶液進行霧化，并由載氣輸送至高溫襯底，使其發(fā)生熱分解而生成薄膜。其原料價格低廉，無毒無害，反應物容易處理；超聲噴霧熱解對環(huán)境要求很低，無需真空，沉積溫度也不高(在420℃左右)，工藝控制十分簡單，其成本遠遠低于其它成膜方法；此外，用超聲噴霧熱分解法制備薄膜，容易實現(xiàn)摻雜，特別是用于多元薄膜的制備以及對薄膜進行摻雜；還適用于大面積生長，并且可生長出與其它方法相媲美的高質(zhì)量薄膜等優(yōu)點而倍受研究者的青睞。
通常，對于超聲噴霧熱分解這種技術(shù)，影響薄膜質(zhì)量主要有兩個方面1.霧化器產(chǎn)生霧滴粒子的大小和均勻程度。這主要由霧化器的性能決定。
2.噴頭其中噴頭是獲得高質(zhì)量薄膜的關(guān)鍵。前驅(qū)溶液經(jīng)霧化器作用后形成霧滴，霧滴在載氣的攜帶過程中相互之間的碰撞以及與導管壁的碰撞使得霧滴半徑不斷增大，在導管壁上有部分半徑較大的液滴形成；由于導管外壁的溫度要低于霧滴的溫度，這使得接近導管壁的霧滴在壁上凝結(jié)。這些大半徑霧滴逐漸形成液滴。另外，要獲取大面積的高質(zhì)量薄膜，必須使霧氣的噴射范圍盡可能大，而且均勻。工業(yè)上通常采用高壓來解決這個問題。但霧氣與液體和氣體不同，是介于液體和氣體之間一種物質(zhì)狀態(tài)，它不像液體或氣體那樣可以承受極大的壓強而仍然保持原來的狀態(tài)，霧氣在壓強稍大時就開始液化。
上面兩種情況下的液化現(xiàn)象產(chǎn)生的液滴，一方面沿著噴頭直接滴至襯底，嚴重影響薄膜結(jié)構(gòu)和表面形貌(如附圖1)，甚至使襯底炸裂導致根本無法成膜；另一方面，在較高溫的噴嘴處蒸發(fā)結(jié)晶，導致噴嘴堵塞，使得實驗無法進行。
因此，本設計集中在改變噴頭結(jié)構(gòu)上半部分的結(jié)構(gòu)稱之為儲液瓶，由于儲液瓶可以消除液態(tài)物質(zhì)沿噴頭流至襯底以及這種噴嘴可以減小霧氣在噴嘴處的液化，從理論上可以消除大半徑霧滴和液態(tài)物質(zhì)對實驗的影響，同時可以增大薄膜的生長面積和改善薄膜的均勻性；下半部分是由導霧管到噴口處(噴嘴)，其直徑由大到小有一個漸變的過程，此設計部分是讓霧氣盡可能散開，形成大面積均勻的薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)存在襯底炸裂、噴嘴堵塞導致根本無法成膜的缺陷；本發(fā)明的目的，是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為此，本發(fā)明公開提出一種可以有效地抑制霧氣的凝結(jié)和液化、消除液滴對薄膜生長所導致的嚴重影響、使得超聲噴霧熱分解法成為更加實用和有效的一種薄膜制備方法的噴頭設計方案，本發(fā)明具體的技術(shù)方案是這種超聲噴霧熱分解噴頭，它包括一個噴嘴和儲液瓶，其特點在于噴嘴上增加了一個儲液瓶，儲液瓶包含有進氣導管和排液導管，進氣導管與水平面的夾角θ為10-350°，排液管口設置一個閥門。
本發(fā)明的有益效果是通過儲液瓶和調(diào)節(jié)進氣口的傾斜角度使得大半徑霧滴和液態(tài)物質(zhì)不再影響成膜，通過改變噴嘴形狀可有效的獲得大面積、均勻的薄膜。


圖1用普通噴頭制備薄膜的表面形貌圖2用儲液瓶和改變噴嘴形狀的噴頭制備薄膜的表面形貌圖3普通噴頭示意4本發(fā)明噴頭的結(jié)構(gòu)示意5本發(fā)明噴頭的噴嘴結(jié)構(gòu)示意中1.儲液瓶 2.進氣導管 3.排液導管 4.閥門 5.噴嘴 6.導霧管 7.噴口直徑 8.噴口 α.夾角(導霧管向噴口過度的角度變化) d.導霧管向噴口過度處最小直徑具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明這種超聲噴霧熱分解噴頭，它包括一個噴嘴和儲液瓶，其特征在于噴嘴5上增加了一個儲液瓶1，儲液瓶包含有進氣導管2和排液導管3，進氣導管與水平面的夾角θ為10-350°，排液管口設置一個閥門4。
導霧管6逐漸變細、再逐漸變粗成噴口，變化角度α在10-90°內(nèi)，其最細處直徑d范圍在0.05-100mm，而最下端噴口8的直徑7是1-500mm。
儲液瓶可以是橢圓形、圓形或者頂部變化光滑的其它形狀。
這種噴頭的設計方法與傳統(tǒng)的不同。傳統(tǒng)噴頭一般如圖3，我們的噴頭在設計理念上有很大的突破，通過采用儲液瓶和改變噴嘴的形狀可以有效地改善薄膜的均勻性和質(zhì)量，同時也可增大成膜面積。
實施例采用超聲噴霧熱分解法，用帶有儲液瓶和改變噴嘴形狀的噴頭制備ZnO薄膜，以0.4sccm的載氣流量、1.5mm孔徑的噴嘴，調(diào)整襯底與噴頭間的距離，在普通玻璃襯底上可獲得面積為25cm2的均勻薄膜，薄膜表面形貌較好(見圖2)。
權(quán)利要求
1.一種超聲噴霧熱分解噴頭，它包括一個噴嘴和儲液瓶，其特征在于噴嘴(5)上增加了一個儲液瓶(1)，儲液瓶包含有進氣導管(2)和排液導管(3)，進氣導管與水平面的夾角θ為10-350°，排液管口設置一個閥門(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲噴霧熱分解噴頭，其特征在于導霧管(6)逐漸變細、再逐漸變粗成噴口，變化角度α在10-90°內(nèi)，其最細處直徑d范圍在0.05-100mm，而最下端噴口(8)的直徑(7)是1-500mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲噴霧熱分解噴頭，其特征在于儲液瓶可以是橢圓形、圓形或者頂部變化光滑的其它形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲噴霧熱分解噴頭，特別是一種導霧管上半部分加有儲液瓶、噴嘴直徑由大到小有一個漸變的過程的超聲噴霧熱分解噴頭，可以廣泛地應用于薄膜材料、特別是透明導電氧化物薄膜的制備方面?，F(xiàn)有技術(shù)存在襯底炸裂、噴嘴堵塞導致根本無法成膜的缺陷；為此，本發(fā)明提出了一種超聲噴霧熱分解噴頭新的技術(shù)方案其特點在于噴嘴上增加了一個儲液瓶，儲液瓶包含有進氣導管和排液導管，進氣導管與水平面的夾角θ為10－350°，排液管口設置一個閥門。本發(fā)明的有益效果是通過儲液瓶和調(diào)節(jié)進氣口的傾斜角度使得大半徑霧滴和液態(tài)物質(zhì)不再影響成膜，通過改變噴嘴形狀可有效的獲得大面積、均勻的薄膜。
文檔編號C23C18/02GK1887444SQ200610014890
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者張曉丹, 趙穎, 范紅兵 申請人:南開大學