一種磁控濺射鍍膜裝置及方法、納米顆粒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁控濺射鍍膜裝置，包括同軸設(shè)置的圓筒狀的磁鋼裝置、圓筒狀的濺射陰極和圓筒狀的靶材，圓筒狀靶材設(shè)置在圓筒狀濺射陰極內(nèi)表面，磁鋼裝置設(shè)置在圓筒狀濺射陰極外表面以在靶材內(nèi)表面形成了一封閉磁場。本發(fā)明還提供一種磁控濺射鍍膜方法，磁控濺射鍍膜方法包括步驟：在圓筒狀靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場；提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場；將基底放置在靶材軸心處進(jìn)行鍍膜。本發(fā)明還提供一種納米顆粒的制備方法，其包括步驟：提供一圓筒狀的靶材；在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場；提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場；在圓筒狀靶材一端設(shè)置一分散液裝置；靶材在電場和磁場的作用下發(fā)生濺射所產(chǎn)生的納米顆粒落入分散液裝置中。
【專利說明】
一種磁控濺射鍍膜裝置及方法、納米顆粒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍍膜領(lǐng)域，尤其涉及一種磁控濺射鍍膜裝置及磁控濺射鍍膜方法、納米顆粒的制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]磁控濺射是物理氣相沉積的一種，可用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多種材料。
[0003]磁控濺射法是將待鍍基底置于真空室中，并通入工作氣體(氬氣、氧氣和氮?dú)獾?，當(dāng)在濺射陰極(靶材)、陽極(基底)間通電時(shí)，讓陰極為負(fù)電位，由于高壓電場的作用使工作氣體分子電離，形成等離子體，以氬氣為例，氬氣在高壓電場作用下電離形成帶正電的氬粒子和電子，帶正電的氬粒子將在電場的加速下，高速向陰極革G材表面撞擊，將革G材表面的金屬離子擊出，金屬離子在正交電磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為擺線，其逐漸沉積在待鍍基底表面形成薄膜。
[0004]—般的磁控濺射鍍膜裝置只能對平面基底進(jìn)行鍍膜，僅少數(shù)技術(shù)能夠?qū)η婊走M(jìn)行鍍膜。如公開號為CN101418432B的中國發(fā)明專利《一種高功率平面磁控濺射陰極》，根據(jù)其公開內(nèi)容，該方法是傳統(tǒng)的磁控濺射鍍膜方式，通過濺射靶材實(shí)現(xiàn)對基底的鍍膜，該濺射方式要求基底形狀為平面狀，如線狀的基底則無法通過該方式進(jìn)行均勻鍍膜。
[0005]又如公開號為CN105256281A的中國發(fā)明專利《磁控濺射鍍膜裝置及其靶裝置》，根據(jù)其公開內(nèi)容，該磁控濺射鍍膜裝置能讓離子均勻撞擊在靶材上面，使靶材整面均勻消耗掉，不會出現(xiàn)靶材兩端消耗比中間消耗快的情況，并且鍍膜均勻。但該技術(shù)還是只能對平面進(jìn)行鍍膜，無法對線狀或者其他特殊形狀的基底進(jìn)行鍍膜。
[0006]公開號CN104878361A的中國發(fā)明專利《磁控濺射鍍膜設(shè)備》，根據(jù)其公開內(nèi)容，該發(fā)明使用非平衡磁場和特殊的氣路補(bǔ)償，解決了現(xiàn)有技術(shù)使用均勻磁場和均勻氣路導(dǎo)致鍍膜不均勻的問題，提高了鍍膜工藝的可重復(fù)性，使各個(gè)基板的鍍層相同。但該技術(shù)同樣適用于平面基底的鍍膜。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]為克服目前磁控濺射鍍膜裝置無法對線狀的基底進(jìn)行鍍膜的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種新的磁控濺射鍍膜裝置及方法，本發(fā)明還提供了一種納米顆粒的制備方法。
[0008]本發(fā)明提供一種解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案:一種磁控濺射鍍膜裝置，包括同軸設(shè)置的圓筒狀的磁鋼裝置、圓筒狀的濺射陰極和圓筒狀的靶材，圓筒狀靶材設(shè)置在圓筒狀濺射陰極內(nèi)表面，磁鋼裝置設(shè)置在圓筒狀濺射陰極外表面以在靶材內(nèi)表面形成了一封閉磁場。
[0009]優(yōu)選地，所述磁鋼裝置包括多個(gè)環(huán)狀的第一磁體和第二磁體，所述第一磁體和第二磁體同軸相間排列，且靠近軸心側(cè)的磁極極性相反。
[0010]優(yōu)選地，在濺射過程中，所述靶材相對于濺射陰極可移動(dòng)。
[0011 ] 優(yōu)選地，基底設(shè)置在靶材軸心位置處。
[0012]優(yōu)選地，所述基底為線狀，且可定向移動(dòng)。
[0013]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括監(jiān)測機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)，監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測影響濺射速度的參數(shù)，根據(jù)影響濺射速度的參數(shù)調(diào)節(jié)基底的移動(dòng)速度。
[0014]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括設(shè)置在靶材兩端的上風(fēng)端和下風(fēng)端，下風(fēng)端處設(shè)置有分散液裝置，從上風(fēng)端處進(jìn)入磁控濺射鍍膜裝置內(nèi)的氣體帶動(dòng)靶材濺射產(chǎn)生的納米顆粒定向移動(dòng)至分散液裝置中。
[0015]本發(fā)明還提供一種磁控濺射鍍膜方法包括以下步驟:提供一圓筒狀的靶材;在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場;提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場，或在靶材入口設(shè)置一離子/電子發(fā)射裝置;將基底放置在靶材軸心處進(jìn)行鍍膜。
[0016]優(yōu)選地，所述封閉磁場由一圓筒狀磁鋼裝置產(chǎn)生，靶材與磁鋼裝置同軸設(shè)置，且靶材位于磁鋼裝置內(nèi)，所述磁鋼裝置包括多個(gè)環(huán)狀的第一磁體和第二磁體，所述第一磁體和第二磁體同軸相間排列，且靠近軸心側(cè)的磁極極性相反
[0017]優(yōu)選地，所述基底為線狀，且可定向移動(dòng)。
[0018]本發(fā)明還提供一種納米顆粒的制備方法，其包括步驟:提供一圓筒狀的靶材;在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場;提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場;在圓筒狀靶材一端設(shè)置一分散液裝置;靶材在電場和磁場的作用下發(fā)生濺射，所產(chǎn)生的納米顆粒落入分散液裝置中。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中磁控濺射鍍膜裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]I，磁控濺射鍍膜裝置采用圓筒狀的靶材，靶材外圍設(shè)置磁鋼裝置，磁鋼裝置在靶材內(nèi)表面形成封閉磁場，由于封閉磁場對帶電粒子具有束縛作用，如此可以大大增加濺射速率。靶材和磁鋼裝置均為圓筒狀，靶材內(nèi)表面產(chǎn)生封閉磁場且以磁鋼裝置的軸心為中心磁場強(qiáng)度按照中心對稱分布，具有橫截面內(nèi)各向同性的均勻分布規(guī)律。靶材也同為圓筒狀，其與磁鋼裝置同軸心設(shè)置，因此，在電場和均勻磁場的作用下，靶材濺射速率亦具有以軸心為中心的中心對稱分布規(guī)律，故線狀基底表面沉積薄膜均勻分布。
[0021]2，在濺射過程中，所述靶材相對于濺射陰極可移動(dòng)，可以擴(kuò)大靶材表面刻蝕軌道寬度，提高靶材利用率，靶材利用率的提升，本發(fā)明所揭示的磁控濺射鍍膜裝置比現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜裝置的靶材利用效率提高了20%-50%。
[0022]3，線狀的基底設(shè)置于上述圓筒狀結(jié)構(gòu)的軸心處，且在外力的帶動(dòng)下可定向移動(dòng)，橫穿圓筒狀靶材內(nèi)部，由于基底相對于靶材移動(dòng)使，得基底各個(gè)部位因裝置工藝條件等帶來的差異化降低，基底各個(gè)部位處的薄膜一致性得到提升，故其表面沉積薄膜均勻分布。
[0023]4，磁控濺射鍍膜裝置內(nèi)設(shè)置有監(jiān)測機(jī)構(gòu)和一調(diào)速機(jī)構(gòu)，監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測影響濺射速度的參數(shù)，通過監(jiān)測結(jié)果確定濺射速度，從而提供最佳地基底運(yùn)行速度，使靶材利用率最佳。
【【附圖說明】】
[0024]圖1A是本發(fā)明第一實(shí)施例磁控濺射鍍膜裝置的部分結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0025]圖1B是本發(fā)明第一實(shí)施例磁控濺射鍍膜裝置內(nèi)的磁體分布示意圖。
[0026]圖2A是圖1B中1-1處的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2B是圖1A中磁控濺射鍍膜裝置的俯視圖。
[0028]圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜原理結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0029]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]請參閱圖1A，本發(fā)明第一實(shí)施例磁控濺射鍍膜裝置10用于磁控濺射鍍膜，其合適給不同形狀尺寸的待鍍膜物體進(jìn)行鍍膜，如線狀、長方體狀、棱柱狀或不規(guī)則形狀等，但尤其適用于給線狀待鍍膜物體進(jìn)行鍍膜，如線纜，繩索等，所述線狀待鍍膜物體截面形狀不限定為圓形，橢圓形或類圓形等，最優(yōu)選為待鍍膜物體截面為圓形。
[0031]磁控濺射鍍膜裝置10包括一靶材13，一濺射陰極14，一磁鋼陣列15及一隔磁層17，該靶材13，濺射陰極14和磁鋼陣列15均呈一定厚度的圓筒狀，靶材13，磁鋼陣列15及濺射陰極14同軸心設(shè)置，圓筒狀靶材13設(shè)置在圓筒狀濺射陰極14內(nèi)表面，磁鋼裝置15設(shè)置在圓筒狀濺射陰極14外表面以在靶材13內(nèi)表面形成了一封閉磁場。靶材13外表面和濺射陰極14內(nèi)表面貼合，磁鋼陣列15可以與濺射陰極14緊配合或間隙配合設(shè)置。隔磁層17也為圓筒狀，其為隔磁材料涂覆于磁剛陣列15外表面所形成，或其為具有隔磁作用的隔磁材料形成圓筒狀并套設(shè)在磁剛陣列15外表面?；?1為待鍍膜物體，其在靶材13的軸心處即可以進(jìn)行鍍膜。
[0032]磁控濺射鍍膜裝置10還進(jìn)一步包括一冷卻裝置19，所述冷卻裝置19可以設(shè)置在磁鋼陣列15和隔磁層17之間，或靶材13與磁鋼陣列15之間，其用于吸收或帶走靶材13在鍍膜時(shí)產(chǎn)生的熱量，使靶材13在鍍膜工藝中始終保持在10 °C -40 °C的溫度，避免靶材13升溫過高導(dǎo)致靶材13熔化等現(xiàn)象發(fā)生。冷卻裝置19優(yōu)選設(shè)置為一水冷裝置(均未圖示)，水冷裝置至少包括一進(jìn)水口和一出水口，進(jìn)水口源源不斷提供低溫冷水，低溫冷水將磁控濺射鍍膜裝置10產(chǎn)生的熱量吸收后從出水口排出，出水口水溫不超過25°C。
[0033]所述靶材13可拆卸式安裝于磁控濺射鍍膜裝置10，方便鍍膜操作者隨意更換靶材13。革E材13厚度為8-20mm，其進(jìn)一步優(yōu)選為8_101111]1或8-121]11]1或10-121]11]1。勒1材13可以是任何一種或多種金屬靶材，如鎳靶、鈦靶、鋅靶、鉻靶、鎂靶、錫靶、鋁靶、銦靶、鐵靶、鋯鋁靶、鋯靶、鋁硅靶、硅靶、銅靶、鍺靶、銀靶、鈷靶、金靶、釔靶、鈰靶鎢靶、不銹鋼靶、鎳鉻靶、鉬靶、鐵鎳靶、鎢靶等;靶材13也可以是一種或多種陶瓷靶材，如氧化銦錫靶、氧化鎂靶、氧化鐵靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化鈦靶、氧化鉻靶、氧化鋅靶、硫化鋅靶、二氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、氧化鎳靶等;靶材13還可以是一種或多種合金靶材，如鐵鈷靶、鋁硅靶、鈦硅靶、鉻硅靶、鋅鋁靶、鈦鋅靶材、鈦鋁靶、鈦鋯靶、鈦硅靶、鈦鎳靶、鎳鉻靶、鎳鋁靶、鎳釩靶、鎳鐵靶等。
[0034]濺射陰極14采用導(dǎo)電材料制作，優(yōu)選采用銅制作，其在鍍膜時(shí)，加載電壓以生產(chǎn)電場。
[0035]請參閱圖1B和圖2A(為了簡化剖面視圖，冷卻裝置19在該剖面視圖中未展示)，所述磁鋼陣列15包括從上至下依次同軸心設(shè)置的多個(gè)磁體(未標(biāo)號)，該磁體包括至少一個(gè)第一磁體151和至少一個(gè)第二磁體152，第一磁體151和第二磁體152呈環(huán)狀，數(shù)量相等。第一磁體151和第二磁體152相間設(shè)置，兩兩之間設(shè)置間隙為H，H大小為0.lmm-50mm。第一磁體151和第二磁體152軸向高度為L，L大小為5cm-10cm。第一磁體151和第二磁體152形狀、尺寸大小及磁場強(qiáng)度均一致，但極性相反:第一磁鐵151內(nèi)側(cè)(靠近軸心側(cè))的磁極為S極，第二磁鐵152內(nèi)側(cè)(靠近軸心側(cè))的磁極為N極，如此，在磁鋼陣列15內(nèi)側(cè)S極、N極相互交替。本發(fā)明中以第一磁體151、第二磁體152內(nèi)側(cè)磁極分別為S極和N極為例來進(jìn)行說明，實(shí)際上，第一磁體151和第二磁體152內(nèi)側(cè)磁極可以相互置換為N極和S極，只要保證第一磁鐵151和第二磁體152內(nèi)側(cè)磁極相反即可。
[0036]在本發(fā)明中僅以三個(gè)第一磁體151和三個(gè)第二磁體152為例來進(jìn)行說明，實(shí)際上，第一磁體151和第二磁體152數(shù)量不做限制，其可以是一個(gè)或多個(gè)，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明中第一磁體151和第二磁體152采用永磁體制作，尤其采用的是釹鐵硼永磁體。作為一種變形實(shí)施例，所述磁鋼陣列15也可以置換為其他磁鋼裝置，如多個(gè)獨(dú)立的磁體圍繞靶材13設(shè)置或采用一體制作的磁鐵繞靶材13設(shè)置，上述第一磁體151和第二磁體152可以是由多個(gè)分立小磁體環(huán)形排列組成或一體制作成型，磁鋼裝置在靶材13內(nèi)表面產(chǎn)生一封閉磁場，該封閉磁場對位于靶材13內(nèi)表面附近的帶電粒子具有束縛作用。
[0037]隔磁層17采用隔磁材料制作，起隔磁作用，防止磁鋼陣列15產(chǎn)生的磁場對外界設(shè)備產(chǎn)生影響。
[0038]如圖2A所示，第一磁體151和第二磁體152之間產(chǎn)生磁場B，其為封閉磁場。由于第一磁體151和第二磁體152除了內(nèi)側(cè)磁極極性相反外，其他磁性特征相一致，故，靶材13內(nèi)的磁場相對均勻，距離靶材13軸心距離相等的位置處的磁場強(qiáng)度一致。圖2A中僅示例性的畫出了部分磁場的部分磁感線，實(shí)際上，磁場和磁感線的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于圖示。所述磁場B的磁場強(qiáng)度由第一磁體151和第二磁體152的磁性特征決定。在本發(fā)明中，為保證鍍膜工藝的穩(wěn)定可靠進(jìn)行，磁控濺射鍍膜裝置10優(yōu)選磁場強(qiáng)度200高斯以上。
[0039]請參閱圖2B，以基底11為陽極，靶材13為陽極，濺射陰極14為陰極，在陽極和陰極之間加載電壓產(chǎn)生一高壓電場E，作為一種實(shí)施例，陽極接地，加載電壓至陰極，在陰極和陽極之間形成高壓電場E，該電場E的電場方向在朝向革El材13的徑向方向上產(chǎn)生至少一分量，能夠使電子在電場E的作用下向靶材13軸心移動(dòng)即可，即電場E方向與朝向靶材13的徑向方向所呈夾角為銳角。優(yōu)選電場E的方向與靶材13表面垂直。作為另一種變形實(shí)施例，陽極位置不限制于設(shè)置在基底11上，加載一電場E，使電場E的電場方向在朝向靶材13的徑向方向上產(chǎn)生至少一分量即可。作為又一種變形實(shí)施例，直接靶材13—端設(shè)置一離子/電子發(fā)射裝置。
[0040]請參閱圖3，磁控濺射鍍膜裝置10進(jìn)一步包括一基底供料機(jī)構(gòu)111和基底收料機(jī)構(gòu)112，基底供料機(jī)構(gòu)111提供待鍍膜材料基底11，基底11在經(jīng)過鍍膜工藝后由基底收料機(jī)構(gòu)112回收。基底11位于靶材13的軸心位置，在圓筒狀的靶材13的兩端分別設(shè)置有一上風(fēng)端181和一下風(fēng)端182。在靶材13內(nèi)部形成一真空腔R，在所述下風(fēng)端182處還設(shè)置有一分散液裝置180。通關(guān)過上風(fēng)端181向真空腔R中通入氣體，本發(fā)明中以氬氣(Ar)為例來進(jìn)行說明，Ar在電場E的作用下，電離產(chǎn)生Ar正離子和電子，Ar正離子在電場作用下加速飛向靶材13，并以高能量轟擊靶材13表面，使靶材13發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基底11上形成薄膜，而產(chǎn)生的二次電子會受到電場和磁場作用，產(chǎn)生E(電場)
所指的方向漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于一條擺線。二次電子在以近似擺線的形式在靶材13表面做圓周運(yùn)動(dòng)，且被封閉磁場束縛在靠近靶材13表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar正離子來轟擊靶材13，從而實(shí)現(xiàn)了高速沉積。
[0041]作為一種較佳實(shí)施例，靶材13相對于濺射陰極14可移動(dòng)，最佳為靶材13相對于濺射陰極14持續(xù)或周期性地做勻速往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)。往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)包括但不局限于濺射陰極14相對于靶材13做直線和/或旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)優(yōu)選為濺射陰極14靶材13固定，靶材13相對于基底11移動(dòng)，作為另一種實(shí)施例:靶材13固定，濺射陰極14移動(dòng)。優(yōu)選靶材13與濺射陰極14相對移動(dòng)的距離為0<d<L。
[0042]作為一種較佳實(shí)施例，基底11可移動(dòng)，基底11移動(dòng)的形式不局限于單向運(yùn)動(dòng)，如，基底11通過動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)從基底供料機(jī)構(gòu)111端向基底收料機(jī)構(gòu)112移動(dòng)，在其經(jīng)過磁控濺射鍍膜裝置10內(nèi)部的真空腔R時(shí)，其表面被均勻地鍍上一層薄膜。在鍍膜時(shí)，基底11還可以是持續(xù)或周期性地做勻速往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)。往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)包括但不局限于基底11做直線和/或旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0043]更進(jìn)一步，設(shè)置一監(jiān)測機(jī)構(gòu)和一調(diào)速機(jī)構(gòu)(均未圖示視)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)連接。所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測薄膜沉積速率，當(dāng)靶材13逐漸變薄時(shí)，濺射表面更靠近磁鋼陣列15，濺射表面磁場B強(qiáng)度增大使得濺射速度加快，為了使基底11表面薄膜沉積均勻，調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)基底11的運(yùn)動(dòng)速度。作為一種實(shí)施例，調(diào)速機(jī)構(gòu)與基底11連接，調(diào)速機(jī)構(gòu)根據(jù)靶材13調(diào)節(jié)基底11運(yùn)動(dòng)速度。作為另一種實(shí)施例，調(diào)速機(jī)構(gòu)與靶材13連接，調(diào)速機(jī)構(gòu)根據(jù)薄膜沉積速率調(diào)節(jié)靶材13運(yùn)動(dòng)速度。作為一個(gè)更優(yōu)實(shí)施例，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)還可以監(jiān)測影響濺射速度的其他參數(shù)，如真空腔R內(nèi)的壓強(qiáng)等，根據(jù)監(jiān)測濺射速度，進(jìn)而通過調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靶材13和/或基底11的運(yùn)動(dòng)速度。監(jiān)測機(jī)構(gòu)優(yōu)選為石英晶體微天平或光學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。
[0044]分散液裝置180中盛有分散液，該分散液熱穩(wěn)定性好，例如脂肪酸類、脂肪族酰胺類、酯類、水、酒精或者乙二醇等任意一種或多種。
[0045]在磁控濺射鍍膜裝置10中無基底11通過時(shí)，被濺射出的納米材料顆粒由于沒有基底11沉積，其會在上風(fēng)端181處進(jìn)入磁控濺射鍍膜裝置10內(nèi)的氣體帶動(dòng)下定向移動(dòng)至分散液裝置180中。采用磁控濺射鍍膜裝置10制備的納米材料顆粒大小均勻，成分一致。實(shí)際上，當(dāng)磁控濺射鍍膜裝置10中有基底11通過時(shí)，部分被濺射出的納米材料顆粒由于沒有基底11沉積，其會在上風(fēng)端181處進(jìn)入磁控濺射鍍膜裝置10內(nèi)的氣體帶動(dòng)下定向移動(dòng)至分散液裝置180中。在無氣體帶動(dòng)納米材料顆粒定向移動(dòng)時(shí)，所述納米材料顆粒由于重力作用也會落入分散液裝置180中。如此可以利用所述裝置進(jìn)行納米材料的保存。
[0046]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中磁控濺射鍍膜裝置10具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0047]I，磁控濺射鍍膜裝置10采用圓筒狀的靶材13，靶材13外圍設(shè)置磁鋼裝置，磁鋼裝置在靶材13內(nèi)表面形成封閉磁場，由于封閉磁場對帶電粒子具有束縛作用，如此可以大大增加濺射速率。靶材13和磁鋼裝置均為圓筒狀，靶材13內(nèi)表面產(chǎn)生封閉磁場且以磁鋼裝置的軸心為中心，磁場強(qiáng)度按照中心對稱分布，具有橫截面內(nèi)沿徑向方向各向同性的均勻分布規(guī)律，故在基底11表面沉積薄膜均勻分布。
[0048]2，在濺射過程中，所述靶材13相對于濺射陰極14可移動(dòng)，可以擴(kuò)大靶材13表面刻蝕軌道寬度，提高靶材13利用率，靶材13利用率的提升，本發(fā)明所揭示的磁控濺射鍍膜裝置10比現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜裝置的靶材利用效率提高了 20%-50%。
[0049]3，靶材13也同為圓筒狀，其與磁鋼裝置同軸心設(shè)置，因此，在電場和均勻磁場的作用下，靶材13濺射速率亦具有以軸心為中心的中心對稱分布規(guī)律，同時(shí)線狀的基底11設(shè)置于上述圓筒狀結(jié)構(gòu)的軸心處，且在外力的帶動(dòng)下做自動(dòng)化定向移動(dòng)，橫穿圓筒狀靶材13內(nèi)部，由于基底11相對于靶材13可定向移動(dòng)，使得基底11各個(gè)部位因裝置工藝條件等帶來的差異化降低，基底11各個(gè)部位處的薄膜一致性得到提升
[0050]4，磁控濺射鍍膜裝置10內(nèi)設(shè)置有監(jiān)測機(jī)構(gòu)和一調(diào)速機(jī)構(gòu)，監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測影響濺射速度的參數(shù)，通過監(jiān)測結(jié)果確定濺射速度，從而提供最佳地基底11運(yùn)行速度，使靶材13利用率最佳。
[0051]本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種磁控濺射鍍膜方法，具體方法包括如下步驟:
[0052]步驟1:提供一圓筒狀的靶材；
[0053]步驟2:在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場；
[0054]步驟3:提供一電場，電場方向在朝向靶材的徑向方向上產(chǎn)生至少一分量，或在靶材一端設(shè)置一離子/電子發(fā)射裝置；
[0055]步驟4:將基底放置在靶材軸心處進(jìn)行鍍膜。
[0056]在步驟2中，所述基底在靶材軸心處定向移動(dòng)，最佳為持續(xù)或周期性勻速往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)。該方法中優(yōu)選采用第一實(shí)施例中所述的磁控濺射鍍膜裝置10。
[0057]所述電場可以是在靶材一端設(shè)置一離子/電子發(fā)射裝置，或加載電壓至靶材上所形成。
[0058]本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種納米顆粒的制備方法，具體方法包括如下步驟:
[0059]步驟1:提供一圓筒狀的靶材；
[0060]步驟2:在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場；
[0061]步驟3:提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場，；
[0062]步驟4:在圓筒狀靶材一端設(shè)置一分散液裝置。
[0063]所述電場可以是在靶材一端設(shè)置一離子/電子發(fā)射裝置，或加載電壓至靶材上所形成。
[0064]靶材在電場和磁場的作用下發(fā)生濺射，濺射的納米顆粒在重力或通入靶材內(nèi)部氣體的帶動(dòng)下進(jìn)入分散液裝置中。采用該方法制備的納米材料顆粒大小均勻，成分一致。該方法中優(yōu)選采用第一實(shí)施例中所述的磁控濺射鍍膜裝置10。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:包括同軸設(shè)置的圓筒狀的磁鋼裝置、圓筒狀的濺射陰極和圓筒狀的靶材，圓筒狀靶材設(shè)置在圓筒狀濺射陰極內(nèi)表面，磁鋼裝置設(shè)置在圓筒狀濺射陰極外表面以在靶材內(nèi)表面形成了一封閉磁場。2.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:所述磁鋼裝置包括多個(gè)環(huán)狀的第一磁體和第二磁體，所述第一磁體和第二磁體同軸相間排列，且靠近軸心側(cè)的磁極極性相反。3.如權(quán)利要求2所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:在濺射過程中，所述靶材相對于濺射陰極移動(dòng)。4.如權(quán)利要求1所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:基底設(shè)置在靶材軸心位置處。5.如權(quán)利要求4所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:所述基底為線狀，且可定向移動(dòng)。6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:進(jìn)一步包括監(jiān)測機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)，監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測影響濺射速度的參數(shù)，根據(jù)影響濺射速度的參數(shù)調(diào)節(jié)基底的移動(dòng)速度。7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磁控濺射鍍膜裝置，其特征在于:進(jìn)一步包括設(shè)置在靶材兩端的上風(fēng)端和下風(fēng)端，下風(fēng)端處設(shè)置有分散液裝置，從上風(fēng)端處進(jìn)入磁控濺射鍍膜裝置內(nèi)的氣體帶動(dòng)靶材濺射的納米顆粒定向移動(dòng)至分散液裝置中。8.一種磁控濺射鍍膜方法，其特征在于包括以下步驟:提供一圓筒狀的靶材;在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場;提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場;將基底放置在靶材軸心處進(jìn)行鍍膜。9.如權(quán)利要求8所述的磁控濺射鍍膜方法，其特征在于:所述基底為線狀，且可定向移動(dòng)。10.—種納米顆粒的制備方法，其特征在于包括步驟:提供一圓筒狀的靶材;在靶材內(nèi)表面提供一封閉磁場;提供一在靶材徑向方向上具有分量的電場;在圓筒狀靶材一端設(shè)置一分散液裝置;靶材在電場和磁場的作用下發(fā)生濺射，所產(chǎn)生的納米顆粒落入分散液裝置中。
【文檔編號】C23C14/35GK105839065SQ201610365340
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】向勇, 閆宗楷, 李光, 費(fèi)益, 劉雯, 彭志, 徐子明
【申請人】電子科技大學(xué)