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一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法

文檔序號:3363397閱讀:198來源:國知局
專利名稱:一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬鍍膜的方法,尤其涉及一種限制金屬分子飛行方向,用于在 大面積基底材料表面實現(xiàn)連續(xù)垂直熱蒸發(fā)金屬鍍膜方法。該方法針對基底材料表面浮雕結(jié) 構(gòu)的金屬鍍膜應(yīng)用,可以解決在浮雕結(jié)構(gòu)頂層與底層金屬鍍膜互連的問題。
背景技術(shù)
金屬線柵偏振技術(shù)利用表面雙層金屬線柵結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對入射光的偏振分量過濾作 用。雙層金屬線柵的制作方法是首先在基底材料表面通過微納米加工方法形成線柵形式 的浮雕結(jié)構(gòu),線柵的寬度在微米或小于微米量級的尺度,然后通過金屬鍍膜在浮雕結(jié)構(gòu)的 上表面和開口底部形成雙金屬層。但目前的熱蒸發(fā)金屬鍍膜方法。如圖1所示,是在一個 點蒸發(fā)源101,通過加熱使金屬熔化蒸發(fā),金屬分子在熱動能驅(qū)動下飛向蒸發(fā)源上方的樣品 架102,在樣品103表面沉積形成薄膜。由點蒸發(fā)源101蒸發(fā)形成的金屬分子104呈發(fā)散狀 飛向上方的樣品103表面(如圖1所示),對于蒸發(fā)源垂直上方的小面積樣品,沉積薄膜厚 度的均勻性和方向性較好。但對于大面積樣品,離開蒸發(fā)源垂直上方中心區(qū)域的樣品表面, 金屬薄膜的厚度均勻性與沉積垂直性變差。實際形成的表面雙層金屬線柵將如圖2所示。 由于金屬分子的非垂直沉積,在基材表面浮雕結(jié)構(gòu)201的側(cè)壁形成金屬薄膜沉積202,導(dǎo)致 浮雕結(jié)構(gòu)的上表面與開口底部的金屬薄膜互相連接,使金屬線柵的偏振功能失效。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,避免金屬線柵在進行金屬鍍膜時發(fā)生浮雕結(jié)構(gòu)上表面與 開口底部金屬薄膜互相連接,影響入射光偏振分量的過濾,提出了一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的 金屬鍍膜方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,其技術(shù)解決方案是一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,通過底部熱蒸發(fā)源將金屬膜料蒸鍍到熱蒸 發(fā)源上方的樣品之上,其特征在于在熱蒸發(fā)源與樣品輸送機構(gòu)之間設(shè)一狹縫型準(zhǔn)直裝置, 將從熱蒸發(fā)源射出的發(fā)散性金屬分子過濾,形成垂直朝向樣品基材的金屬分子流;其中所 述準(zhǔn)直裝置的狹縫深寬比小于樣品基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比的一半。進一步地,前述一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其中該熱蒸發(fā)源為一個以 上對應(yīng)于準(zhǔn)直裝置狹縫的坩堝一字排列形成陣列式結(jié)構(gòu)。且該些坩堝呈幾何線性結(jié)構(gòu),縱 向尺寸大于橫向尺寸且與被鍍膜樣品基材的寬幅相匹配,橫向尺寸與所述樣品基材表面浮 雕結(jié)構(gòu)的深寬比及所述準(zhǔn)直裝置狹縫的深寬比相關(guān)聯(lián);而該準(zhǔn)直裝置下端面與熱蒸發(fā)源的
w G
距離D及蒸發(fā)源坩堝的橫向尺寸w之間滿足=S ;,其中H為狹縫深度、G為狹縫
2D + H H寬度。進一步地,前述一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其中該準(zhǔn)直裝置的狹縫為 由兩片帶凹槽的平板拼接而成,兩片以上的平板順次拼接形成線性排列的狹縫。
進一步地,前述一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其中該樣品基材的蒸鍍表 面與所述準(zhǔn)直裝置上端面間的距離L滿足L ^ 0. 5H,其中H為狹縫深度。進一步地,前述一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其中該樣品輸送機構(gòu)為由雙軸卷繞方式通過所述狹縫型準(zhǔn)直裝置上方。進一步地,前述一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其中該樣品基材表面浮雕 結(jié)構(gòu)的深寬比至少大于1。上述本發(fā)明技術(shù)方案的運用,與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點是本發(fā)明只允許接近 垂直方向飛行的金屬分子沉積到基底材料表面,有利于減低或消除基底材料表面浮雕結(jié)構(gòu) 的側(cè)壁沉積,避免浮雕結(jié)構(gòu)頂部與底部的金屬薄膜互連,增強形成金屬線柵偏振技術(shù)所需 要的雙層金屬線柵結(jié)構(gòu)。為使本發(fā)明一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法更易于理解其實質(zhì)性特點及其 所具的實用性,下面便結(jié)合附圖對本發(fā)明一較佳的具體實施例作進一步的詳細(xì)說明。但以 下關(guān)于實施例的描述及說明對本發(fā)明專利申請的保護范圍不構(gòu)成任何限制。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)點蒸發(fā)源進行金屬鍍膜的工藝狀態(tài)示意圖;圖2是采用現(xiàn)有技術(shù)金屬鍍膜方法形成的雙層金屬線柵結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明連續(xù)垂直熱蒸發(fā)金屬鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是采用本發(fā)明金屬鍍膜方法形成的雙層金屬線柵結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是圖3所示各部件相對位置的示意圖;圖6是本發(fā)明狹縫型準(zhǔn)直裝置其中的一段的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為避免現(xiàn)有技術(shù)制造金屬線柵的工藝中,在進行金屬鍍膜時發(fā)生浮雕結(jié)構(gòu)上表面 與開口底部金屬薄膜互相連接的現(xiàn)象,影響入射光偏振分量的過濾,提出了一種連續(xù)垂直 熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法。從傳統(tǒng)鍍膜方法的工藝來看常規(guī)采用點蒸發(fā)源進行自下而上的金屬薄膜蒸鍍在 小面積樣品基材上,能獲得均勻性、方向性較佳的沉積薄膜厚度。但對于大面積樣品而言, 越是離熱蒸發(fā)源垂直上方中心區(qū)域越遠(yuǎn)的樣品表面,金屬薄膜的厚度均勻性和沉積方向性 就變得越差。究其原因是發(fā)散狀的金屬分子射流方向,極易沉積到樣品基材浮雕結(jié)構(gòu)的內(nèi) 側(cè)壁,從而導(dǎo)致雙層金屬線柵的失效。研究人員在認(rèn)識到這一點后,出于限制熱蒸發(fā)源射出金屬分子的發(fā)散性,本發(fā)明 提出了一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法。該金屬鍍膜工藝以傳統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ),仍然是 一種自下而上的蒸發(fā)、沉積工藝,所不同的是在熱蒸發(fā)源與樣品輸送機構(gòu)之間設(shè)一狹縫型 準(zhǔn)直裝置,將從熱蒸發(fā)源射出的發(fā)散性金屬分子過濾,形成垂直朝向樣品基材的金屬分子 流。其原理是直線型金屬熱蒸發(fā)源蒸發(fā)形成的金屬分子在熱動能驅(qū)動下,以發(fā)散形式飛 向蒸發(fā)源上方的基底材料,帶有狹縫的準(zhǔn)直裝置將大角度飛行方向的金屬分子阻擋,只有 接近垂直方向運動的金屬分子能夠通過狹縫到達(dá)基底材料表面,沉積形成金屬薄膜。大面 積基底材料的沉積通過連續(xù)卷動輸送基底材料的方式實現(xiàn)。如圖4所示,實際形成的表面雙層金屬線柵結(jié)構(gòu),在基材表面浮雕結(jié)構(gòu)401的側(cè)壁形成金屬薄膜沉積402。很明顯地看 出,由于金屬分子的垂直沉積,浮雕結(jié)構(gòu)的上表面與開口底部的金屬薄膜完全沒有連接到 一起,從而使金屬線柵的具有穩(wěn)定、顯著的偏振功能。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,本發(fā)明采用帶有狹縫形開口的準(zhǔn)直裝置,與直線線 型金屬蒸發(fā)源和卷繞式基底材料連續(xù)輸送機構(gòu)配合,構(gòu)成連續(xù)垂直熱蒸發(fā)金屬鍍膜系統(tǒng)。 根據(jù)鍍膜速率的要求,蒸發(fā)源與準(zhǔn)直狹縫可以是單一的,也可以是陣列式的。如圖3所示, 是本發(fā)明連續(xù)垂直熱蒸發(fā)金屬鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中所示可見該線型金屬熱蒸 發(fā)源301為一個以上對應(yīng)于準(zhǔn)直裝置狹縫的坩堝一字排列陣列形式,每個熱蒸發(fā)源的長度 與基底材料的幅寬相匹配,數(shù)目與準(zhǔn)直裝置302的狹縫數(shù)目相同;而該準(zhǔn)直裝置302位于熱 蒸發(fā)源301與樣品基底304之間,狹縫的長度與直線型蒸發(fā)源的長度匹配;狹縫的深度與寬 度需滿足蒸發(fā)的垂直度要求;此外,該基底材料連續(xù)輸送機構(gòu)303為雙輥卷對卷形式,樣品 基材單方向輸送通過準(zhǔn)直狹縫上方,輸送速率與金屬薄膜沉積速率和所需要的沉積厚度相 匹配。具體來看如圖5所示,展現(xiàn)了各部件相對位置的示意圖,即直線型熱蒸發(fā)源501、 狹縫型準(zhǔn)直裝置502和基材表面浮雕結(jié)構(gòu)503的幾何結(jié)構(gòu)及相對位置。為保證熱蒸發(fā)金屬 分子的垂直沉積,需滿足的條件為第一狹縫深度與寬度之比應(yīng)小于基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比的一半,即滿足 G g
< 5其中G是狹縫型準(zhǔn)直裝置的狹縫寬度,H是狹縫深度,g是基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的 H 2h ,
最小開口寬度,h是基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的最大深度;第二 準(zhǔn)直裝置端面與所述的直線型熱蒸發(fā)源的距離D,以及蒸發(fā)源的橫向尺寸w
之間應(yīng)滿足如下關(guān)系:2D
第三基材被蒸發(fā)鍍膜表面與所述的狹縫型準(zhǔn)直裝置的端面距離L應(yīng)滿足如下關(guān) 系L 彡 0. 5H。為進一步保證在基材表面浮雕結(jié)構(gòu)上形成互不連接的雙層金屬薄膜,浮雕結(jié)構(gòu)的 深寬比一般大于1,即浮雕結(jié)構(gòu)的深度大于開口寬度。根據(jù)以上所述的條件,要求狹縫準(zhǔn)直 裝置的深度至少是其寬度的2倍。而加工這樣的狹縫有一定難度,而且深寬比越大,加工難 度越高。為此,本發(fā)明采用雙片凹槽元件組合方式形成狹縫,具體如圖6所示。601和602 是兩片加工了凹槽的元件,元件的材料一般是可以高精度加工的金屬材料。將兩片帶有凹 槽的元件疊合,可以形成具有高深寬比的狹縫。而兩片以上的平板順次拼接形成線性排列 的狹縫。以上僅是本發(fā)明眾多具體應(yīng)用范例中的一小部分,對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任 何限制。凡采用等同變換或是等效替換而形成的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,通過底部熱蒸發(fā)源將金屬膜料蒸鍍到熱蒸發(fā)源上方的樣品之上,其特征在于在熱蒸發(fā)源與樣品輸送機構(gòu)之間設(shè)一狹縫型準(zhǔn)直裝置,將從熱蒸發(fā)源射出的發(fā)散性金屬分子過濾,形成垂直朝向樣品基材的金屬分子流;其中所述準(zhǔn)直裝置的狹縫深寬比小于樣品基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述熱 蒸發(fā)源為一個以上對應(yīng)于準(zhǔn)直裝置狹縫的坩堝一字排列形成陣列式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于熱蒸發(fā) 源的坩堝呈幾何線性結(jié)構(gòu),縱向尺寸大于橫向尺寸且與被鍍膜樣品基材的寬幅相匹配,橫 向尺寸與所述樣品基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比及所述準(zhǔn)直裝置狹縫的深寬比相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述準(zhǔn) 直裝置下端面與熱蒸發(fā)源的距離D及蒸發(fā)源坩堝的橫向尺寸w之間滿足-< ,2D + H H其中H為狹縫深度、G為狹縫寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述準(zhǔn) 直裝置的狹縫為由兩片帶凹槽的平板拼接而成,兩片以上的平板順次拼接形成線性排列的狹縫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述樣 品基材的蒸鍍表面與所述準(zhǔn)直裝置上端面間的距離L滿足L ( 0. 5H,其中H為狹縫深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述樣 品輸送機構(gòu)為由雙軸卷繞方式通過所述狹縫型準(zhǔn)直裝置上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,其特征在于所述樣 品基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比至少大于1。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種新型的連續(xù)垂直熱蒸發(fā)的金屬鍍膜方法,通過底部熱蒸發(fā)源將金屬膜料蒸鍍到熱蒸發(fā)源上方的樣品之上,其特征在于在熱蒸發(fā)源與樣品輸送機構(gòu)之間設(shè)一狹縫型準(zhǔn)直裝置,將從熱蒸發(fā)源射出的發(fā)散性金屬分子過濾,形成垂直朝向樣品基材的金屬分子流;其中所述準(zhǔn)直裝置的狹縫深寬比小于樣品基材表面浮雕結(jié)構(gòu)的深寬比的一半。本發(fā)明的應(yīng)用實施,只允許接近垂直方向飛行的金屬分子沉積到基底材料表面,有利于減低或消除基底材料表面浮雕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁沉積,避免浮雕結(jié)構(gòu)頂部與底部的金屬薄膜互連,增強形成金屬線柵偏振技術(shù)所需要的雙層金屬線柵結(jié)構(gòu)。
文檔編號C23C14/14GK101845610SQ20101019319
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者崔錚 申請人:崔錚
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