混合材料的薄膜电阻蒸发沉积装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本专利涉及一种薄膜沉积装置，特别是混合材料的光学薄膜材料电阻蒸发装置。【背景技术】:
[0002]薄膜已经成为了近代光电装置中不可缺少的部分。高性能薄膜器件对薄膜的性能提出更高的要求。例如光学薄膜中减反射膜中理想折射率膜层的制备，各类合金薄膜等，这些都需要多种元素材料混合沉积。而对于两种以上元素组成的合金或者化合物，在蒸发过程中如何控制各种元素成分是混合材料真空蒸镀中重要的问题。
[0003]—般的，目前有几种方法可以获得两种以上组成元素的薄膜，一种是采用单个蒸发舟同时蒸发多种材料。例如用单舟蒸发合金材料，这种沉积手段比较容易出现分馏现象。且合金材料提炼工艺复杂，成本很高。双源或多源蒸发是另一种重要沉积手段，但目前的镀膜设备均是采用单个电源控制单个小舟，这就需要有2套或者多套控制系统来实现双源或多源蒸发，如(附图1)所示，它对于设备占地以及设备成本均提出了更高的要求。
【发明内容】
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[0004]本专利为了解决上述技术上不足，提出了一种基于蒸发舟并联的共蒸混合材料薄膜沉积装置。
[0005]装置采用单个电源及单个变压设备，而蒸发舟采用并联方式接入电路。根据R =P ?L/S，其中P为电阻的电阻率，L为电阻的长度，S为电阻的横截面积。在保证材料不变，长度和厚度固定的情况下，通过改变小舟宽度W来调节小舟电阻大小。由于并联电路中各支路电压恒定，如果改变各蒸发舟电阻大小，在不同蒸发舟上可获得恒定的蒸发功率比。该方案设计的装置有利于节约占地以及器件，助于沉积高质量的多元素混合薄膜。
[0006]本专利的技术解决方案如下:
[0007]蒸发舟并联的共蒸混合材料薄膜沉积装置采用蒸发舟并联方式接入电路。下面以两个蒸发舟为例予以说明。混合材料薄膜电阻蒸发沉积装置包含第一蒸发装置13和第二蒸发装置14，一个电源控制装置2，一个电压转换装置3，特点在于其构成是:
[0008]所述第一蒸发装置13和第二蒸发装置14并列平行放置，组成蒸发装置，位于整个薄膜沉积系统的真空系统内部。第一蒸发装置13和第二蒸发装置14以并联的方式接入电压转换装置的输出级(次级)，电压转换装置的输入级(初级)串联电源控制装置2接入外接电源1。
[0009]所述第一蒸发装置13由第一电流计9和第一蒸发舟11组成，所述第二蒸发装置14由第二电流计8和第二蒸发舟10组成。第一蒸发装置13和第二蒸发装置14组成的蒸发装置与电压转换装置的输出级串联，所述蒸发装置与电压装换装置的中间串联第三电流计5，用于整个电路的电流计量。所述电压转换装置的输入级与外接电源之间串联放置电源控制装置。所述电源控制装置用于控制整个电路的电流和电功率输入量。
[0010]所述第一蒸发装置13中的第一电流计9和第一蒸发舟11串联连接，第一电流计9可以读取第一蒸发舟11上获得的电流大小。第二蒸发装置14中的第二电流计8和第二蒸发舟10采用串联连接，第二电流计8可以读取第二蒸发舟10上获得的电流大小。
[0011]所述第一蒸发装置13中第一蒸发舟11通过改变蒸发舟宽度I来调节其电阻Ri大小。第二蒸发装置14中通过改变蒸发舟宽度胃2来调节其电阻R2大小。
[0012]利用上述的基于蒸发舟并联电路的双源共蒸制备混合材料薄膜沉积装置进行混合薄膜沉积，包括下列沉积步骤:
[0013]①第一蒸发装置13和第二蒸发装置14中串联接入相同宽度I = W 2的蒸发舟，分别放置所需的沉积材料。
[0014]②调节电压转换装置输入级的电源控制装置2，控制总输入电流量大小。通过读取第三电流计上读数1；5，根据材料蒸发属性选取合适的输入电流。
[0015]③此时第一蒸发装置和第二蒸发装置中电阻相同，R1= R2o因此在上述并联电路中获得的电功率比值P/P2= 1，若再次调节电压转换装置输入级的电源控制装置2，控制输入电流量大小。上述第一蒸发装置13和第二蒸发装置14中电功率比值仍然为1。
[0016]④更换第二蒸发装置13为宽度0.8W的蒸发舟，此时第一蒸发装置电阻& = R，第二蒸发装置中电阻R2= 1.25R。
[0017]⑤由于第一蒸发装置13和第二蒸发装置14中电阻分别为R和1.25R，在上述并联电路中获得的电功率比值为1.25。此时若再次调节电压转换装置输入级的电源控制装置，控制输入电流量大小。上述第一蒸发装置13和第二蒸发装置14中电功率比值仍然为 Pi/Pf 1.25ο
[0018]本专利的技术效果:
[0019]本专利提出了一种用于基于蒸发舟并联的共蒸混合材料薄膜沉积装置，可用于两种不同蒸发温度的混合材料光学薄膜镀制，还可扩展到三种甚至更多种材料共同蒸发。在双蒸发舟并联蒸发过程中，通过第一蒸发装置和第二蒸发装置并联接入电压转换装置的输出级，保证各装置上获得相同的电压。通过调节蒸发舟的宽度，调节第一蒸发装置和第二蒸发装置中获得的电功率比值。该装置节省占地以及节约器件，有助于获得稳定的混合材料光学薄膜。
【附图说明】
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[0020]图1是2套或者多套控制系统实现双源或多源蒸发示意图。
[0021]图2是蒸发舟并联方式的共蒸混合材料薄膜沉积装置示意图。
【具体实施方式】
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[0022]下面结合实例和附图对本专利做进一步的说明，但是不应以此限制本专利的保护范围。
[0023]先请参阅附图2，图2蒸发舟并联的共蒸混合材料薄膜沉积装置是本专利的结构示意图。由图2可见，本专利蒸发舟并联的共蒸混合材料薄膜沉积装置包含外接输入电源1，电源控制装置2，电压装换装置3，第一蒸发装置13和第二蒸发装置14。其构成是:
[0024]所述第一蒸发装置13和第二蒸发装置14并联电路方式联接组成蒸发系统，该蒸发系统置于真空系统15中。其电流输入接口连接电压转换装置3的输出级4，其电流输出接口联接电压转换装置3的输入级12。
[0025]所述电压转换装置3的输入级与外接电源1之间串联放置电源控制装置2。所述电源控制装置2用于控制整个电路的电流输入量。
[0026]在所述第一蒸发装置13和第二蒸发装置14组成的蒸发系统与电压转换装置3的输出级4之间串联接入电流计5，用于配合电源控制装置2调节并监控整个蒸发系统的电流大小。
[0027]所述第一蒸发装置13包含电流计9和蒸发小舟11，电流计9和蒸发小舟11采用串联联接。所述第二蒸发装置14包含电流计8，蒸发小舟10。电流计8和蒸发小舟10采用串联方式联接。
[0028]电流1>人电压装换装置3的输入级进入，经过电流计5，分别经过节点6和节点7进入第一蒸发装置13和第二蒸发装置14中，经过第一蒸发装置13的电流12和经过第二蒸发装置14的电流13汇聚后，形成电流I 4，返回至电压转换装置3的输入级12。
[0029]该实施例蒸发小舟11和10均采用钨材料来进行薄膜制备，分别采用金属银颗粒和金属铜棒为薄膜材料来获得银铜合金薄膜。使用过程:
[0030]下面具体描述该沉积装置的使用过程。首先使用宽度均为W的蒸发小舟11和蒸发小舟10，在小舟中分别放入高纯银颗粒和铜棒。
[0031]关上真空室，抽取真空。
[0032]待真空度读数至2.0X10 3Pa时，打开电源1，调节控制器2，并读取电流计5上的读数，保证蒸发系统中获得合适电流。
[0033]缓慢调节控制器2，使得电流计5上的读数缓慢增加。随着电流逐渐增加，通通过真空室观察窗口，发现银和铜材料均逐渐熔解，然后蒸发。此时可以获得银铜合金薄膜。
[0034]若要改变所获得薄膜合金元素的化学计量比，可替换小舟10为宽度0.8W钨舟，重新放入铜棒。关上真空室，抽取真空。
[0035]再次缓慢调节控制器2，使得电流计5上的读数缓慢增加。随着电流逐渐增加，通过真空室观察窗口，发现银和铜材料逐渐先熔解，后蒸发。由于蒸发小舟11和蒸发小舟10上电阻不同，获得不同蒸发功率，可获得不同化学计量比的银铜合金薄膜。
【主权项】
1.一种混合材料的薄膜电阻蒸发沉积装置，包括第一蒸发装置(13)和第二蒸发装置(14)，一个电源控制装置(2)，一个电压转换装置(3)，其特征在于: 所述第一蒸发装置(13)和第二蒸发装置(14)组成蒸发装置，位于整个沉积系统的真空系统内，第一蒸发装置(13)和第二蒸发装置(14)并联接入电压转换装置(3)的输出级(次级)，电压转换装置(3)的输入级(初级)串联电源控制装置(2)接入外接电源(1); 在所述第一蒸发装置(13)包含第一电流计(9)和第一蒸发舟(11)，所述第二蒸发装置(14)包含第二电流计(8)和第二蒸发舟(10);第一蒸发装置(13)和第二蒸发装置(14)组成的蒸发装置与电压转换装置(3)的输出级串联，所述蒸发装置与电压装换装置中间串联第三电流计(5)。2.根据权利要求1所述的混合材料的薄膜电阻蒸发沉积装置，其特征在于:所述第一蒸发装置(13)中的第一电流计(9)和第一蒸发舟(11)串联连接，第二蒸发装置(14)中的第二电流计(8)和第二蒸发舟(10)串联连接。3.根据权利要求1所述的混合材料的薄膜电阻蒸发沉积装置，其特征在于:所述第一蒸发装置(13)和第二蒸发装置(14)并联接入电压转换装置(3)。4.根据权利要求1所述的混合材料的薄膜电阻蒸发沉积装置，其特征在于:第一蒸发舟(11)和第二蒸发舟(10)可通过调节自身宽度来调节蒸发功率比值。
【专利摘要】本专利公开了一种混合材料的薄膜电阻蒸发装置。装置采用单个电源和单个变压设备，而多个蒸发舟并联接入电路。根据电阻公式R＝ρ·L/S，ρ为电阻的电阻率，L为电阻的长度，S为电阻的横截面积。在蒸发舟材料，厚度和长度固定的情况下，改变蒸发舟宽度，来调节蒸发舟电阻大小。各个蒸发舟上可获得不同蒸发功率比，从而可调节不同蒸发舟上材料的沉积速率比。
【IPC分类】C23C14/54, C23C14/26
【公开号】CN205035460
【申请号】CN201520736442
【发明人】周明, 丁逸君, 张莉, 刘定权
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月22日