專利名稱：電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子束物理氣相沉積技術(shù)自20世紀(jì)80年代被發(fā)明以來，由于其獨(dú)特的沉積技術(shù)已受到廣泛的關(guān)注，它是以電子束作為熱源的一種蒸鍍方法，相對(duì)于其他薄膜制備方法，其具有蒸發(fā)速率高，幾乎可以蒸發(fā)所有的物質(zhì)，所獲得的組織為柱狀晶結(jié)構(gòu)，電子束功率易于調(diào)節(jié)，束斑尺寸和位置易于控制，有利于精確控制膜厚和均勻性，因此其技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，電子束物理氣相沉積技術(shù)也具有一些缺點(diǎn)，主要為沉積速率低，沉積效率低， 沉積的驅(qū)動(dòng)力較低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了能更好的利用電子束物理氣相沉積技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，降低它缺點(diǎn)所帶來的影響， 本發(fā)明提供了一種電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)，即提高沉積速率和改善其指向性，從而能夠有效地提高電子束物理氣相沉積技術(shù)的沉積速率和沉積效率，進(jìn)而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為在真空室內(nèi)設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的上極板和固定的下極板，在上極板上安裝試樣，在試樣和下極板之間設(shè)置柵極；在沉積料棒周圍設(shè)置多個(gè)環(huán)繞沉積料棒分布的氣體管道，在氣體管道的內(nèi)圈設(shè)置的冷卻水管道；其中，上極板和下極板為正電極，柵極為負(fù)電極。所述試樣與柵極的間距和下電極與柵板的間距相等。所述試樣和下電極之間的間距為20-30cm ；所述試樣與上極板的間距小于5cm。本發(fā)明的有益效果為該設(shè)備能夠使被蒸發(fā)的氣態(tài)材料具有一定的沉積速率和較好的指向性，從而能夠有效地提高電子束物理氣相沉積技術(shù)的沉積速率和沉積效率，進(jìn)而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，另外，對(duì)于多坩堝條件下的沉積，如果為了獲得某些特定區(qū)域的沉積涂層或者為了獲得復(fù)合涂層，將會(huì)同過磁場(chǎng)改變粒子的行進(jìn)路線，從而更好的沉積效果。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為等離子體定向加速沉積原子示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-試樣；3-等離子體；4-被蒸發(fā)的材料；5-柵極；6a_上 極板；6b_下極板；7_沉積料棒；8-氣體管道；9-冷卻水；10-真空室。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在真空室10內(nèi)設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的上極板6a和固定的下極板6b，在上極板6a上相距3cm的位置安裝試樣1，在試樣1和下極板6b之間設(shè)置柵極5，且試樣1與柵極5的間距和下電極6a與柵板5的間距相等，均為15cm。沉積料棒7的上表面與下極板6b的上表面齊平，在沉積料棒7周圍設(shè)置環(huán)形的氣體管道8，在氣體管道的內(nèi)圈設(shè)置的冷卻水管道9 ；其中，上極板6a和下極板6b為正電極，柵極5為負(fù)電極。系統(tǒng)工作時(shí)(即沉積時(shí))，上極板6a和下極板6b分別接正電，柵極5接負(fù)電，向氣體管道8內(nèi)通入氬氣或氮?dú)狻Ｒ徊糠蛛娮邮?射到沉積料棒7上，使其揮發(fā)，同時(shí)將氬氣或氮?dú)怆婋x，在柵極5和氣體管道8的出口之間形成等離子體3。在柵極5與下電極6b形成的電場(chǎng)的作用下，等離子體3加速，被加速的等離子體將會(huì)撞擊被蒸發(fā)的材料4，給其一個(gè)加速度，使其具有一定的速度，并且具有一定的指向性。當(dāng)被蒸發(fā)同時(shí)又被加速的氣體材料和等離子體中的粒子穿過柵極5后，為了避免被加速的Ar+或N+及其他粒子對(duì)試樣1的轟擊，在試樣1與柵極5之間施加一個(gè)反向電場(chǎng)，通過調(diào)節(jié)柵極5和上極板6a之間的電壓，使被加速的等離子體3減速，使其到達(dá)試樣1時(shí)速度接近為零或很小，從而避免其對(duì)試樣的轟擊，其具體的工作過程如圖2所示。
權(quán)利要求
1.電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)，其特征在于，在真空室 (10)內(nèi)設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的上極板(6a)和固定的下極板(6b)，在上極板(6a)上安裝試樣(1)，在試樣(1)和下極板(6b)之間設(shè)置柵極(5)；在沉積料棒周圍設(shè)置多個(gè)環(huán)繞沉積料棒分布的氣體管道(8)，在氣體管道的內(nèi)圈設(shè)置的冷卻水管道(9)；其中，上極板(6a)和下極板(6b) 為正電極，柵極(5)為負(fù)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)， 其特征在于，所述試樣(1)與柵極(5)的間距和下電極(6b)與柵板(5)的間距相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)， 其特征在于，所述試樣(1)和下電極(6b)之間的間距為20-30cm;所述試樣(1)與上極板 (6a)的間距小于5cm。
全文摘要
本發(fā)明屬于物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電磁加速聯(lián)合等離子體輔助增強(qiáng)電子束物理氣相沉積系統(tǒng)。在真空室內(nèi)設(shè)置上極板和下極板，在上極板的下方位置安裝試樣，在試樣和下極板之間設(shè)置柵極；在沉積料棒周圍設(shè)置環(huán)形的氣體管道，在氣體管道的內(nèi)圈設(shè)置的冷卻水管道；其中，上極板和下極板為正電極，柵極為負(fù)電極。該設(shè)備能夠使被蒸發(fā)的氣態(tài)材料具有一定的沉積速率和較好的指向性，從而能夠有效地提高電子束物理氣相沉積技術(shù)的沉積速率和沉積效率，進(jìn)而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，另外，對(duì)于多坩堝條件下的沉積，如果為了獲得某些特定區(qū)域的沉積涂層或者為了獲得復(fù)合涂層，將會(huì)同過磁場(chǎng)改變粒子的行進(jìn)路線，從而更好的沉積效果。
文檔編號(hào)C23C14/32GK102383096SQ201110326518
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張東博 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)