一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜沉积装置

一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置，属于薄膜制备领域。


背景技术：

2.目前，世界各国对于抗菌防霉薄膜的需求和质量要求逐渐升高，相继开发了多种功能性薄膜，其中tio2薄膜被认为具有良好抗菌防霉特性。tio2薄膜具有多种晶体结构，但是只有锐钛矿形晶体结构的tio2薄膜能够实现抗菌防霉效应。
3.制备tio2薄膜的方法较多，主要是采用磁控溅射技术。虽然磁控溅射技术制备tio2薄膜被广泛地研究，但是现有技术需要后续高温退火处理而获得锐钛矿型tio2晶体结构，存在制备工艺复杂且无法在低温基体表面沉积薄膜的问题，给磁控溅射技术制备tio2薄膜工艺参数优化和工业化应用带来困难。


技术实现要素：

4.针对已有磁控溅射技术制备tio2薄膜时需要后续高温退火处理而导致工艺复杂的问题，本实用新型专利提供一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置。本实用新型专利利用等离子体源的热辐射和离子轰击效应，制备tio2薄膜时同步实现快速高温退火处理，无需制备tio2薄膜时后续退火处理的特点。
5.本实用新型为解决上述问题采取的技术方案是：
6.本实用新型公开了一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置，本实用新型包括等离子体源阳极1、阴极2、基体3、ti靶4、起弧阳极5、转换开关6、等离子体源电源7、阴极进水管8、阴极出水管9、阴极绝缘片10、法兰绝缘片11、阳极进入水管12、阳极出水管13、阳极法兰14、阳极绝缘片15、试样架16、偏压电源17、进气管18、真空室19、真空泵20、磁控电源21、阴极法兰22、限位开关23、电机24，
7.所述基体3位于真空室19的中心区域，等离子体源阳极1与ti靶4位于基体3两侧，阴极2可拆卸密封固定在阴极法兰22上，阴极进水管8和阴极出水管9密封焊接在阴极法兰22上，阴极法兰22通过阴极绝缘片10可拆卸密封安装在起弧阳极5上，起弧阳极5通过法兰绝缘片11可拆卸密封安装在真空室19顶壁上，进气管18密封焊接在真空室19顶壁上，阳极进入水管12和阳极出水管13密封焊接在等离子体源阳极1上，阳极进入水管12和阳极出水管13通过滑动密封方式安装在阳极法兰14，阳极法兰14通过阳极绝缘片15可拆卸安装在真空室19底壁上，等离子体源阳极1可以调节高度，基体3可拆卸安装在试样架16上，试样架16绝缘密封安装在真空室19底壁中心位置，电机24带动基体3转动，限位开关23实现基体3转动角度的控制，等离子体源电源7的阴极连至阴极2上，等离子体源电源7的阳极连接至起弧阳极5和阳极法兰14上，转换开关6位于起弧阳极5和阳极法兰14之间，等离子体源电源7起弧成功后利用转换开关6切断起弧阳极5与等离子体源电源7的阳极之间的连接，磁控电源21的阴极和阳极分别连接ti靶4和真空室19壁，偏压电源17的阴极和阳极分别连接试样架
16和真空室19壁，利用真空泵20对真空室19抽真空。
8.进一步的是，所述等离子体源阳极1与阴极2之间距离为20～150mm。
9.本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置，利用空心阴极真空电弧的高温热辐射加热基体、偏压引导等离子体源离子快速轰击加热基体，实现薄膜逐层高温快速退火，获得锐钛矿型tio2薄膜，提高抗菌防霉效应，满足tio2薄膜的科研和工业需求，具有更广阔的应用前景。
附图说明
10.图1是本实用新型的结构示意图。
11.图中涉及到的部件名称及标号如下：
12.等离子体源阳极1、阴极2、基体3、ti靶4、起弧阳极5、转换开关6、等离子体源电源7、阴极进水管8、阴极出水管9、阴极绝缘片10、法兰绝缘片11、阳极进入水管12、阳极出水管13、阳极法兰14、阳极绝缘片15、试样架16、偏压电源17、进气管18、真空室19、真空泵20、磁控电源21、阴极法兰22、限位开关23、电机24。
具体实施方式
13.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置包括等离子体源阳极1、阴极2、基体3、ti靶4、起弧阳极5、转换开关6、等离子体源电源7、阴极进水管8、阴极出水管9、阴极绝缘片10、法兰绝缘片11、阳极进入水管12、阳极出水管13、阳极法兰14、阳极绝缘片15、试样架16、偏压电源17、进气管18、真空室19、真空泵20、磁控电源21、阴极法兰22、限位开关23、电机24，
14.所述基体3位于真空室19的中心区域，等离子体源阳极1与ti靶4位于基体3两侧，阴极2可拆卸密封固定在阴极法兰22上，阴极进水管8和阴极出水管9密封焊接在阴极法兰22上，阴极法兰22通过阴极绝缘片10可拆卸密封安装在起弧阳极5上，起弧阳极5通过法兰绝缘片11可拆卸密封安装在真空室19顶壁上，进气管18密封焊接在真空室19顶壁上，阳极进入水管12和阳极出水管13密封焊接在等离子体源阳极1上，阳极进入水管12和阳极出水管13通过滑动密封方式安装在阳极法兰14，阳极法兰14通过阳极绝缘片15可拆卸安装在真空室19底壁上，等离子体源阳极1可以调节高度，基体3可拆卸安装在试样架16上，试样架16绝缘密封安装在真空室19底壁中心位置，电机24带动基体3转动，限位开关23实现基体3转动角度的控制，等离子体源电源7的阴极连至阴极2上，等离子体源电源7的阳极连接至起弧阳极5和阳极法兰14上，转换开关6位于起弧阳极5和阳极法兰14之间，等离子体源电源7起弧成功后利用转换开关6切断起弧阳极5与等离子体源电源7的阳极之间的连接，磁控电源21的阴极和阳极分别连接ti靶4和真空室19壁，偏压电源17的阴极和阳极分别连接试样架16和真空室19壁，利用真空泵20对真空室19抽真空。
15.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置的等离子体源阳极1与阴极2之间距离为20～150mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
16.本实用新型工作过程如下：
17.步骤一、将阴极2、起弧阳极5、等离子体源阳极1安装固定，将基体3安装固定；
18.步骤二、连接等离子体源电源7、偏压电源17、磁控电源21，抽真空；
19.步骤三、启动等离子体源电源7，启动偏压电源17、磁控电源21，根据工艺要求调节偏压数值、基体3转动等工艺参数实现薄膜沉积。
20.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。


技术特征：
1.一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置，其特征在于：所述一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置包括等离子体源阳极(1)、阴极(2)、基体(3)、ti靶(4)、起弧阳极(5)、转换开关(6)、等离子体源电源(7)、阴极进水管(8)、阴极出水管(9)、阴极绝缘片(10)、法兰绝缘片(11)、阳极进入水管(12)、阳极出水管(13)、阳极法兰(14)、阳极绝缘片(15)、试样架(16)、偏压电源(17)、进气管(18)、真空室(19)、真空泵(20)、磁控电源(21)、阴极法兰(22)、限位开关(23)、电机(24)；所述基体(3)位于真空室(19)的中心区域，等离子体源阳极(1)与ti靶(4)位于基体(3)两侧，阴极(2)可拆卸密封固定在阴极法兰(22)上，阴极进水管(8)和阴极出水管(9)密封焊接在阴极法兰(22)上，阴极法兰(22)通过阴极绝缘片(10)可拆卸密封安装在起弧阳极(5)上，起弧阳极(5)通过法兰绝缘片(11)可拆卸密封安装在真空室(19)顶壁上，进气管(18)密封焊接在真空室(19)顶壁上，阳极进入水管(12)和阳极出水管(13)密封焊接在等离子体源阳极(1)上，阳极进入水管(12)和阳极出水管(13)通过滑动密封方式安装在阳极法兰(14)，阳极法兰(14)通过阳极绝缘片(15)可拆卸安装在真空室(19)底壁上，等离子体源阳极(1)可以调节高度，基体(3)可拆卸安装在试样架(16)上，试样架(16)绝缘密封安装在真空室(19)底壁中心位置，电机(24)带动基体(3)转动，限位开关(23)实现基体(3)转动角度的控制，等离子体源电源(7)的阴极连至阴极(2)上，等离子体源电源(7)的阳极连接至起弧阳极(5)和阳极法兰(14)上，转换开关(6)位于起弧阳极(5)和阳极法兰(14)之间，等离子体源电源(7)起弧成功后利用转换开关(6)切断起弧阳极(5)与等离子体源电源(7)的阳极之间的连接，磁控电源(21)的阴极和阳极分别连接ti靶(4)和真空室(19)壁，偏压电源(17)的阴极和阳极分别连接试样架(16)和真空室(19)壁，利用真空泵(20)对真空室(19)抽真空。2.根据权利要求1所述的一种同步热处理/磁控溅射tio2薄膜沉积装置，其特征在于所述等离子体源阳极(1)与阴极(2)之间距离为20～150mm。

技术总结
一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜沉积装置。本实用新型针对已有磁控溅射技术制备TiO2薄膜时需要后续高温退火处理而导致工艺复杂的问题。本实用新型包括等离子体源阳极、阴极、基体、Ti靶、起弧阳极、限位开关等，基体位于真空室的中心区域，等离子体源阳极与Ti靶位于基体两侧。利用等离子体源的热辐射和离子轰击效应，制备TiO2薄膜时同步实现快速高温退火处理。理。理。


技术研发人员：许建平 王佳杰 于久灏 陈晶 李青川 张梓烨
受保护的技术使用者：黑龙江工程学院
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2022/6/1