激光沉积薄膜制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及激光加工，尤其设及一种激光沉积薄膜制备装置。
【背景技术】
[0002] 脉冲激光沉积（PLD)由于激光的能量密度高W及良好的可控性，是制备高质量薄 膜的方法之一，但其最大的缺点是激光轰击祀材时，斑点处射出的羽辉不仅含有离子和原 子，还有导致薄膜质量劣化的液滴、碎片等大颗粒，从而容易在薄膜制备的过程中嵌设有该 些大颗粒，大大降低制备后薄膜的质量。
[0003] 为改善上述薄膜质量，目前具有W下几种解决方案；(a)采用超短脉冲激光，其 属于冷加工范畴，可减少羽辉中的大颗粒，但该种激光器的价格非常昂贵，薄膜制备成本 较高；化）使用高密度的祀材，每个脉冲轰击下祀材飞瓣出的祀材物质少，可W比较充分电 离，但该个方案对祀材的制作工艺要求很高，有些材料难W制成高密度的祀材；(C)通过改 变环境气压改善薄膜的质量，可W增大离子原子的碰撞几率，增强扩散作用，但羽辉中的大 颗粒由于质量大，速度快，难W通过碰撞而改变方向，仍然会撞击薄膜或嵌入在薄膜中形成 了薄膜的组成部分。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种激光沉积薄膜制备装置，旨在用于解决现有的激光薄 膜制备装置中薄膜内容易嵌设有大颗粒碎片，造成薄膜质量不高的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是；提供一种激光沉积薄膜制备装置，包 括用于发射脉冲激光束的激光发射器W及可充入气体W维持压强恒定的腔室，于所述腔室 内设置有供所述激光发射器发出的激光束轰击的祀材W及用于接收所述祀材激光轰击后 产生的等离子体羽辉W沉积形成薄膜的基底，于所述祀材与所述基底之间沿所述祀材至所 述基底的方向依次间隔设置有用于阻挡所述羽辉内的大颗粒的至少两层栅栏结构，每一所 述栅栏结构均包括用于阻挡所述羽辉大颗粒的挡板W及开设于所述挡板上且间隔设置用 于供所述羽辉中离子W及原子通过的若干栅栏口，且相邻两所述栅栏结构的各所述栅栏口 均错开设置。
[0006] 进一步地，所述激光发射器与所述祀材之间设置有用于将所述激光束整形为长条 形激光斑的整形器，每一所述栅栏结构的各所述栅栏口均呈长条形且其长度延伸方向与所 述祀材上的所述长条形激光斑的长度延伸方向相同。
[0007] 具体地，每一所述栅栏结构的所述挡板均为圆板状，且每一所述栅栏结构的各所 述栅栏口均为绕同一圆屯、环绕的圆环。
[000引进一步地，各所述挡板均连接有用于加热每一所述栅栏的加热机构。
[0009] 具体地，各所述挡板的加热温度为25-500°C。
[0010] 具体地，各所述挡板均为加热电阻材料，所述加热机构包括与各所述挡板电连接 W加热各所述挡板的可控电源。
[0011] 进一步地，相邻两所述栅栏结构之间的距离大于所述羽辉中等离子体之间相邻两
【主权项】
1. 一种激光沉积薄膜制备装置，包括用于发射脉冲激光束的激光发射器以及可充入气 体以维持压强恒定的腔室，于所述腔室内设置有供所述激光发射器发出的激光束轰击的靶 材以及用于接收所述靶材激光轰击后产生的等离子体羽辉以沉积形成薄膜的基底，其特征 在于：于所述靶材与所述基底之间沿所述靶材至所述基底的方向依次间隔设置有用于阻挡 所述羽辉内的大颗粒的至少两层栅栏结构，每一所述栅栏结构均包括用于阻挡所述羽辉大 颗粒的挡板以及开设于所述挡板上且间隔设置用于供所述羽辉中离子以及原子通过的若 干栅栏口，且相邻两所述栅栏结构的各所述栅栏口均错开设置。
2. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：所述激光发射器与所述 靶材之间设置有用于将所述激光束整形为长条形激光斑的整形器，每一所述栅栏结构的各 所述栅栏口均呈长条形且其长度延伸方向与所述靶材上的所述长条形激光斑的长度延伸 方向相同。
3. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：每一所述栅栏结构的所 述挡板均为圆板状，且每一所述栅栏结构的各所述栅栏口均为绕同一圆心环绕的圆环。
4. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：各所述挡板均连接有用 于加热每一所述栅栏的加热机构。
5. 如权利要求4所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：各所述挡板的加热温度 为 25-500 °C。
6. 如权利要求4所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：各所述挡板均为加热电 阻材料，所述加热机构包括与各所述挡板电连接以加热各所述挡板的可控电源。
7. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：相邻两所述栅栏结构之 间的距离大于所述羽辉中等离子体之间相邻两次碰撞的平均自由程λ，
.其中 d为分子的直径，P为腔室内的气体压强，kB= 1.38 X KT (-23) J/K，为波尔兹曼常数，T为 绝对温度。
8. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：所述基底正对所述靶材 方向的投影全部位于所述栅栏结构上。
9. 如权利要求1-8任一项所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：所述栅栏结构 为两层，两所述栅栏相互平行，且沿所述靶材至所述基底的方向前一所述栅栏结构的所述 挡板正对后一所述栅栏结构上的各所述栅栏口，后一所述栅栏结构的所述挡板正对前一所 述栅栏结构的各所述栅栏口。
10. 如权利要求1所述的激光沉积薄膜制备装置，其特征在于：所述腔室内填充气体为 惰性气体或反应气体。
【专利摘要】本发明涉及激光加工，提供一种激光沉积薄膜制备装置，包括激光发射器以及腔室，于腔室内设置有靶材以及沉积形成薄膜的基底，于靶材与基底之间沿靶材至基底的方向依次间隔设置有用于阻挡羽辉内的大颗粒的至少两层栅栏结构，每一栅栏结构均包括用于阻挡羽辉大颗粒的挡板以及开设于挡板上且间隔设置的若干栅栏口，且相邻两栅栏结构的各栅栏口均错开设置。本发明的薄膜制备装置中，栅栏结构可以起到过滤羽辉中直线移动大颗粒的作用，同时羽辉中的离子以及原子在一定气压下可以通过扩散的方式依次穿过各栅栏结构后沉积于基底上并形成所需薄膜，避免了所制备的薄膜被颗粒轰击而破坏,以及消除颗粒嵌设于薄膜中，所制备薄膜表面光滑，粗糙度低。
【IPC分类】C23C14-28
【公开号】CN104532194
【申请号】CN201410841449
【发明人】胡居广, 李启文, 王刘杨, 王斌, 陈涛, 向皓明
【申请人】深圳大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月29日