用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實驗領(lǐng)域，尤其涉及一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對多元體系薄膜結(jié)構(gòu)和性能的研究很多，一般是通過改變不同成分元素的沉積速率從而達(dá)到改變薄膜成分的目的。這種方法需要多次沉積，不僅繁雜，費時費力，而且還可能因為沉積條件的不同而影響結(jié)果的一致性，給多元體系薄膜的研究造成誤差。
[0003]因此設(shè)計一種能夠準(zhǔn)確、快速的研究多元薄膜結(jié)構(gòu)的實驗裝置是非常迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，包括真空室、濺射源、底盤和樣品托盤，所述濺射源、所述底盤和所述樣品托盤均安裝在所述真空室內(nèi)，所述樣品托盤安裝在所述底盤上，所述樣品托盤設(shè)置在所述濺射源的濺射范圍內(nèi)。
[0007]在其中一個實施例中，所述用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置還包括調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述濺射源通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)安裝在所述真空室內(nèi)，且所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)所述濺射源的靶頭來調(diào)節(jié)濺射源的濺射方向與水平面之間的角度。
[0008]在其中一個實施例中，所述濺射源為磁控濺射靶、蒸發(fā)源或離子束源。
[0009]在其中一個實施例中，所述濺射源安裝在所述真空室的頂部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的中部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的底部。
[0010]在其中一個實施例中，所述濺射源安裝在對放置在所述樣品托盤上的樣品形成水平濺射的位置。
[0011]在其中一個實施例中，所述濺射源的濺射方向與水平面之間的角度為45度至90度。
[0012]在其中一個實施例中，所述濺射源為兩個，兩個所述濺射源對稱設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在兩個所述濺射源之間。
[0013]在其中一個實施例中，所述濺射源為三個，三個所述濺射源均勻設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在三個所述濺射源之間。
[0014]在其中一個實施例中，所述濺射源安裝不同的濺射靶材，所述濺射靶材為金屬或化合物。
[0015]在其中一個實施例中，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為調(diào)節(jié)螺釘。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置使用方便，使用時沉積條件相同，一致性好，能夠快速辨識多元薄膜體系的結(jié)構(gòu)和性能變化，給多元薄膜體系的研究提供準(zhǔn)確參考。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置的一個實施例的整體示意圖；
[0018]圖2為樣品托盤上的樣品排列的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體附圖及具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0021]本發(fā)明提供一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，包括真空室、濺射源、底盤和樣品托盤，所述濺射源、所述底盤和所述樣品托盤均安裝在所述真空室內(nèi)，所述樣品托盤安裝在所述底盤上，所述樣品托盤設(shè)置在所述濺射源的濺射范圍內(nèi)。本實施例中的濺射源的靶頭可以轉(zhuǎn)動，通過改變?yōu)R射源的靶頭方向可以改變?yōu)R射源的濺射方向與水平面之間的夾角，使用時通過調(diào)整靶頭的角度和各濺射源的沉積速率，可以在放置在樣品托盤上的樣品上沉積出一系列具有不同薄膜厚度和/或不同薄膜成分的樣品，這樣制備得到的沉積樣品沉積條件相同的，得到的實驗結(jié)果具有一致性，為多元體系薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究提供了可靠依據(jù)。
[0022]較佳的，作為一種可實施方式，所述用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置還包括調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述濺射源通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)安裝在所述真空室內(nèi)，且所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)所述濺射源的靶頭來調(diào)節(jié)濺射源的濺射方向與水平面之間的角度。本實施例中的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)是用來調(diào)節(jié)靶頭的，即調(diào)節(jié)濺射源的濺射方向，對放置在樣品托盤上的樣品能夠性能不同厚度和成分的薄膜。較優(yōu)的，本實施例中的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為調(diào)節(jié)螺釘，且所述濺射源的濺射方向與水平面之間的角度為45度至90度。
[0023]較佳的，作為一種可實施方式，本實施例中的濺射源可以是磁控濺射靶，也可以是蒸發(fā)源或離子束源。這樣本發(fā)明的實驗裝置適用于各種體系的薄膜。
[0024]較佳的，作為一種可實施方式，所述濺射源安裝在所述真空室的頂部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的中部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的底部。當(dāng)所述濺射源安裝在真空室的頂部時，濺射靶由上向下濺射；當(dāng)所述濺射靶安裝在所述真空室的底部時，所述濺射靶由下向上濺射，當(dāng)所述濺射靶安裝在與所述樣品托盤平行的位置時，所述濺射靶水平濺射。
[0025]較優(yōu)的，本實施例中所述濺射源安裝在對放置在所述樣品托盤上的樣品形成水平濺射的位置。
[0026]較佳的，作為一種可實施方式，所述濺射源為兩個，兩個所述濺射源對稱設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在兩個所述濺射源之間，或者所述濺射源為三個，三個所述濺射源均勻設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在三個所述濺射源之間?？梢愿鶕?jù)實際需要設(shè)置多個濺射靶，通過調(diào)整靶頭和各濺射靶的沉積速率能夠一次性沉積出成分和厚度連續(xù)變化的不同多元薄膜。
[0027]較佳的，作為一種可實施方式，兩個或三個所述濺射源可以安裝不同的濺射靶材，所述濺射靶材為金屬或化合物。
[0028]較佳的，作為一種可實施方式，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為調(diào)節(jié)螺釘。
[0029]使用時，樣品托盤上可以連續(xù)排列放置多個樣品，也可以放置單塊大尺寸樣品，通過調(diào)節(jié)靶頭角度和各濺射靶的沉積速率，可以在樣品上沉積出成分和厚度可調(diào)的各種多元薄膜，這些薄膜的成分和厚度呈梯度分布，這樣方便研究多元薄膜體系的結(jié)構(gòu)和性能。
[0030]以下以一個具體實施例為例說明本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置的【具體實施方式】。
[0031]參見圖1，該用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置包括真空室1、磁控濺射靶2、調(diào)節(jié)螺母3、底盤10和樣品托盤6，其中磁控濺射靶2安裝在真空室I的頂部，調(diào)節(jié)螺母3用來調(diào)節(jié)磁控濺射靶2的靶頭4的方向，樣品托盤6安裝在底盤10上。
[0032]操作步驟如下:
[0033](I)首先調(diào)整調(diào)節(jié)螺母3使得磁控濺射靶的濺射方向和水平面的夾角為75度，左靶裝純Ti靶，右靶裝純Al靶，參見圖2，在兩靶之間的樣品托盤上連續(xù)排列18塊大小一致的玻璃片5，玻璃片橫跨兩靶之間。參見圖1，其中區(qū)域7為左靶輝光區(qū)，區(qū)域8為輝光混合區(qū)，區(qū)域9為右靶輝光區(qū)。
[0034](2)對真空室抽真空至1.0父10_如1，進(jìn)41'氣，41'氣的流量為408(^111，工作氣壓保持在0.1Pa ;設(shè)置Ti的濺射功率為200W，Al的濺射功率為140W，同時濺射2小時，參見圖2，即可得到一系列厚度在2.5至3 μ m之間且成分從富Ti到富Al連續(xù)變化的一系列T1-Al
合金薄膜。
[0035](3)采用XRD對以上樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，通過比較發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ti的原子比在32?68%時合金薄膜為非晶結(jié)構(gòu)，當(dāng)Ti的原子比小于32%或大于68%時，所沉積的合金薄膜為固溶體晶體結(jié)構(gòu)。
[0036](4)用納米壓痕儀測定薄膜硬度，結(jié)論為非晶薄膜的硬度稍高于固溶體硬度。
[0037]通過以上實施例可以得到，本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置使用方便，各樣品的沉積條件相同，對實驗結(jié)果的影響小，能夠同時批量制備出一系列不同成分和厚度的樣品，方便實驗室使用。
[0038]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，包括真空室、濺射源、底盤和樣品托盤，所述濺射源、所述底盤和所述樣品托盤均安裝在所述真空室內(nèi)，所述樣品托盤安裝在所述底盤上，所述樣品托盤設(shè)置在所述濺射源的濺射范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述濺射源通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)安裝在所述真空室內(nèi)，且所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)所述濺射源的靶頭來調(diào)節(jié)濺射源的濺射方向與水平面之間的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源為磁控濺射靶、蒸發(fā)源或離子束源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源安裝在所述真空室的頂部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的中部，或者所述濺射源安裝在所述真空室的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源安裝在對放置在所述樣品托盤上的樣品形成水平濺射的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源的濺射方向與水平面之間的角度為45度至90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源為兩個，兩個所述濺射源對稱設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在兩個所述濺射源之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源為三個，三個所述濺射源均勻設(shè)置，所述樣品托盤設(shè)置在三個所述濺射源之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述濺射源安裝不同的濺射靶材，所述濺射靶材為金屬或化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為調(diào)節(jié)螺釘。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置，包括真空室、濺射源、底盤和樣品托盤，所述濺射源、所述底盤和所述樣品托盤均安裝在所述真空室內(nèi)，所述樣品托盤安裝在所述底盤上，所述樣品托盤設(shè)置在所述濺射源的濺射范圍內(nèi)。本發(fā)明的用于研究多元薄膜結(jié)構(gòu)和性能的實驗裝置使用方便，使用時沉積條件相同，一致性好，能夠快速辨識多元薄膜體系的結(jié)構(gòu)和性能變化，給多元薄膜體系的研究提供準(zhǔn)確參考。
【IPC分類】C23C14-54, C23C14-34
【公開號】CN104694885
【申請?zhí)枴緾N201310652374
【發(fā)明人】宋振綸, 聶霞, 冒守棟, 晏敏勝, 鄭必長
【申請人】中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月5日