专利名称：制备薄膜装置中用的金属平板加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及制备薄膜设备中用的加热装置。
薄膜制备技术是当今世界上最重要的技术之一，它被广泛应用于工业，军工，医药，航天，科研等各个领域。到目前为止人们已经发展了几十种薄膜制备技术。但是无论哪种薄膜制备系统中基片加热器都是关键部件。基片加热器的性能是用以下指标来表征的1．动态范围，即最低可用温度到最高可用温度区间的大小。
2．恒温区面积3．恒温区内温度均匀性和时间稳定性4．高温条件下变形度5．在全动态范围内的化学稳定性6．抗破坏能力7．成本8．使用寿命在现有的加热器中金属片加热器(用0.1-0.3mm厚的金属制成)具有多种优点但是高温条件下变形严重，只能用来制备小面积薄膜。另外一种单晶Si平板加热器具有包括高温下变形小等多种优点，但存在抗破坏能力差，成本高等缺点，如专利号ZL224595.7名称制备双面薄膜用的单晶硅基片加热器，另外还有一种热丝加热器的缺点是动态范围相对较小，成本较高。而卤素灯加热器的缺点是恒温区内温度起伏较大。如考文献Large area two-sided superconducting YBCO films deposited by pulsedlaser depositionFoltyn S R,Muenchausen R E,Dye R C,et al.Appl.Phys.Lett,1991,59,1474.中所述，本实用新型的目的在于克服已有加热器抗破坏能力差，成本高，或者高温条件下变形大等缺点，提供一种动态范围宽，恒温面积大，成本低的全金属加热器。
本实用新型是这样实现的本实用新型用的金属平板型加热器是由耐高温导电材料做成。其中间为发热区，两端为加厚的低电阻区，用金属箔做的电极由电极引线夹板固定在加热板两端，大电流变压器初级接到控温仪的可控硅输出端，变压器次级输出端接到加热板上，加热电流感应取样线圈或加热板温度取样端通过转换开关接到控温仪信号输入端。转换开关被用来选取控温类型。是转换开关，它被用来控温类型，当它与电流取样线圈相连时自动与热电偶断开，这时控温仪控制通过加热板的电流，使其锁定于设定值，在其它条件固定情况下温度也被锁定；当转换开关与热电偶相连接时自动与感应电流取样线圈断开，这时将控温仪将加热板温度与设定值锁定。用电流取样控温具有稳定性好，加热器安全系数大等优点，而热电偶取样控温具有温度读数直观等优点。本实用新型的优点是因为这种加热器是用耐高温金属制成所以在低温条件实用，抗机械冲击能力很强，不容易碰坏。又因为它的二端用软连接，所以在高温条件下使用不会因为材料膨胀而变形。金属加热器的电阻通常较小，从而要求加热电流较大，而大电流变压器就正好解决这一问题。
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型结构的示意图。
1-加热板2-电极引线夹3-电极 4-大电流变压器5-控温仪6-感应电流取样器7-热电偶8-转换开关实施例1按图1所示制备一台用于脉冲激光淀积系统中的金属平板加热器。其中(1)是加热板，它长150mm宽70mm，由不锈钢制成，其两端是厚度为5mm的低电阻区，中间是厚度为1mm的发热区。发热区内的上下二个台阶高0.5mm，相距50mm，用来放置基片；(2)是电极引线夹板，用不锈钢制；(3)是银箔电极，它由电极引线夹板和加热板连接；(4)是大电流变压器，其初级接到控温仪的可控硅输出端，输入电压通常是交流220V，其次级输出(15V,500A)通过银箔电极接到不锈钢加热板上；(5)是欧陆818控温仪，它可以是手动控温仪，也可以是程控控温仪，其采样信号输入来自感应电流取样线圈或热电偶；(6)是感应电流取样线圈；(7)是K型热电偶；(8)是转换开关，它被用来选取控温类型，在本实施例中采用温度取样控温。实施例2按图1所示制作一台用于射频溅射淀积系统中的金属平板加热器。其中(1)是加热板，它长80mm宽20mm，由GH43耐高温合金制成，其两端是厚度为3mm的低电阻区，中间是厚度为0.6mm的发热区。发热区内的上下二个台阶高0.5mm，相距10mm，用来放置基片；(2)是电极引线夹板，用不锈钢制成，它被用来连接银箔电极和加热板；(3)是银箔电极；(4)是大电流变压器，其初级接到控温仪的可控硅输出端，输入电压为交流220V，其次级输出为(15V,800A)直接接到加热板上；(5)是SR50控温仪，它可以是手动控温仪，也可以是程控控温仪，(6)是感应电流取样线圈；(7)是K型热电偶；(8)是转换开关它被用来选取控温类型，在本实施例中用电流取样控温。实施例3将如图(1)所示的加热器用于脉中激光淀积系统。其中(1)是加热板，它长150mm宽70mm，由GH37耐高温合金制成，其两端是厚度为3mm的低电阻区，中间是厚度为0.6mm的发热区，发热区内的上下二个台阶高0.5mm，相距50mm，用来放置基片；(2)是电极引线夹板，用不锈钢制成，它被用来连接银箔电极和加热板；(3)是银箔电极；(4)是大电流变压器，其初级接到控温仪的可控硅输出端，输入电压为交流220V，其次级输出为(15V,800A)直接接到加热板上；(5)是SR50控温仪，它可以是手动控温仪，也可以是程控控温仪；(6)是感应电流取样线圈；(7)是K型热电偶；(8)是转换开关它被用来选取控温类型，在本实施例中用电流取样控温。
上述每一个实施例淀积薄膜前先把基片清洗干净，打开真空室的活门，将基片放到加热器的台阶上，然后再关闭真空室活门，并把真空室抽空到1Pa，再缓慢充以高纯氧，并使压强动态维持在20Pa，然后用手动或自动升温到780C°，并加以维持。等基片温度稳定3分钟后，打开激光器或射频溅射电源开始镀膜，膜层达到预定厚度之后，关闭激光器或射频电源，将氧气压升至0.1MPa。在升压过程中用手动获自动按要求降温至480C°并保持15分钟，最后关闭加热器，使样品自然降温至室温，就完成了全部薄膜淀积过程。薄膜淀积完成后用四引线法测量临界温度和临界电流密度，发现所制备的钇钡铜氧薄膜质量很高，零电阻温度全都90K以上，液氮温度下临界电流密度全大于3×106A/cm2。上述结果表明本实用新型提供的加热器质量很好。
权利要求
1．一种制备薄膜的装置中用的金属平板加热器，包括加热板，电极引线，控温仪，电流取样器，热电偶组成，其特征在于还包括一个大电流变压器，和金属平板加热板做成两端厚中间薄的形状，金属箔做的电极由电极引线夹固定在加热板两端；大电流变压器初级接到可控硅输出端，变压器次级接到加热板上，加热电流用感应线圈或热电偶取样，它们通过选取取样种类的转换开关与控温仪取样输入端相连接。
2．按权利要求1所述的制备薄膜装置中用金属平板加热器，其特征是所述加热板材料是不锈钢或其它耐高温合金或耐高温金属。
3．按权利要求1所述的制备薄膜装置的金属平板加热器，其特征是所述的加热器平板两端用金属箔软连接。
全文摘要
本发明涉及一种制备薄膜用的设备中的加热装置。该金属平板型加热器是由耐高温导电材料做成中间为发热区,两端为加厚的低电阻区,用电极引线夹板把金属箔电极与加热板两端连接,大电流变压器接到控温仪的可控硅输出端,变压器次级输出端接到加热板上,加热电流感应取样线圈或热电偶温度取样接到控温仪信号输入端。本发明抗机械冲击力强,不易损坏。又因采用电极软连接,在高温条件下平板加热器不会变形。
文档编号C23C14/54GK1230605SQ9810121
公开日1999年10月6日 申请日期1998年3月30日 优先权日1998年3月30日
发明者周岳亮, 吕惠宾, 陈正豪, 何萌, 郭向欣, 杨国桢 申请人:中国科学院物理研究所