一種提拉裝置及應(yīng)用該提拉裝置制備有機(jī)薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制備材料的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提拉裝置及應(yīng)用該提拉裝置 制備有機(jī)薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)薄膜制備，主要采用真空鍍膜法、旋涂法、注射法或卷對卷法等。其中，真空 鍍膜法屬于固態(tài)制備方法，其設(shè)備昂貴、維護(hù)成本高。旋涂法、注射法、卷對卷法屬于用溶 液制備有機(jī)薄膜，其中，旋涂法是將待旋涂液滴注到基片表面上，然后經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)甩去多余 溶液，將其均勻鋪展到基片上形成薄膜，然而在制備薄膜過程中，超過70%的材料會被浪費 掉，并且重復(fù)性差、涂膜不均勻、涂膜量無法控制、精確度不高。而注射法和卷對卷法工藝復(fù) 雜，設(shè)備昂貴。
[0003] 提拉法在制膜工藝中也已有了廣泛的應(yīng)用，它是將基片浸入溶液中，再將基片緩 慢地與溶液分離，使薄膜均勻地涂覆在基片上，提拉法既可以采用提拉基片使其緩慢離開 溶液的方式，也可以采用提拉溶液槽的方式，使其緩慢離開基片。有的提拉裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 價格昂貴，而有的提拉裝置不能準(zhǔn)確控制涂膜時間、涂膜速度以及涂膜過程中的穩(wěn)定性，誤 差大，影響薄膜制備。
[0004] 另外，CN203440445公開了一種溶膠凝膠工藝的提拉法薄膜制備裝置，該裝置包括 隔離支持框架、直線電機(jī)、齒條、導(dǎo)向臂、支承臺、基板夾持器等，采用導(dǎo)向臂與支承臺組合 的形式實現(xiàn)溶膠容器相對于基板的上下運(yùn)動，或者采用導(dǎo)向臂與基板夾持器組合的形式實 現(xiàn)基板相對于溶膠容器的上下運(yùn)動。然而，其中的溶膠容器及基板夾持器只能上下運(yùn)動，不 能平移，無法實現(xiàn)連續(xù)多層提拉，同時也沒有對浸泡時間加以精確控制，并且沒有對提拉好 的薄膜進(jìn)行退火處理，易造成薄膜缺陷，另外，該裝置不是一個封閉的腔體，容易造成基板 與溶液或不同溶液之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些方法由于造價和工藝等因素嚴(yán)重制約了有機(jī)薄 膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
[0005] 因此，業(yè)界亟需一種同時具備操作簡單、精確度高、省材料、能實現(xiàn)連續(xù)多層提拉、 重復(fù)性高等特點的提拉裝置，并運(yùn)用該提拉裝置進(jìn)行有機(jī)薄膜制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種提拉裝置，該提拉裝置具有腔體、底座、機(jī)械泵、氮氣 口、夾具、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)、水平支撐件與電熱絲，能夠消除大氣環(huán)境的影響并且具有操作簡 單、精確度高、連續(xù)多層提拉、節(jié)省材料、重復(fù)性高等優(yōu)點，運(yùn)用該提拉裝置進(jìn)行薄膜制備， 制備方法簡單，且薄膜厚度適宜，薄膜質(zhì)量好。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種提拉裝置，包括腔體、底座、機(jī)械泵、氮氣口、夾具、 步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)、水平支撐件與電熱絲，所述機(jī)械泵與氮氣口分別連通所述腔體內(nèi)部，所述 機(jī)械泵對腔體抽真空，所述氮氣口通過氮氣管道對腔體充入氮氣保護(hù)氣，所述底座位于腔 體下部，所述水平支撐件橫向設(shè)于腔體上部，所述步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)設(shè)置于水平支撐件內(nèi)，所 述步進(jìn)電機(jī)連接夾具。
[0008] 優(yōu)選的，所述電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)和夾具的橫向移動。
[0009] 優(yōu)選的，所述步進(jìn)電機(jī)帶動夾具上下移動。
[0010] 優(yōu)選的，所述夾具包括吊臂、卡爪與固定桿，所述固定桿呈"n"形，所述卡爪夾住 固定桿的橫邊。
[0011] 優(yōu)選的，所述底座上放置至少一個內(nèi)部存有材料溶液的材料槽。
[0012] 優(yōu)選的，所述材料槽具有保溫性能。
[0013] 優(yōu)選的，所述保溫性能由隔熱槽外表面的固態(tài)干冰保溫層實現(xiàn)。
[0014] 優(yōu)選的，所述底座為至少兩層。
[0015] 優(yōu)選的，所述電熱絲對腔體進(jìn)行加熱，使腔體內(nèi)的溫度達(dá)到材料退火溫度。
[0016] 本發(fā)明還提出了一種制備有機(jī)薄膜的方法，包括步驟：
[0017] Sl、配置材料溶液；
[0018] S2、設(shè)置程序參數(shù)，包括提拉速度與浸泡時間；
[0019] S3、將材料槽放入腔體內(nèi)，用夾具固定薄膜基板，關(guān)閉腔體；
[0020] S4、利用機(jī)械泵對腔體抽真空，除去空氣、水汽；
[0021] S5、從氮氣口內(nèi)通入氮氣保護(hù)氣；
[0022] S6、運(yùn)行程序，夾具在步進(jìn)電機(jī)的帶動下進(jìn)行上下提拉；
[0023] S7、通過電熱絲加熱腔體，對提拉后的薄膜基板進(jìn)行退火處理；
[0024] S8、設(shè)置新的提拉速度與浸泡時間，并通過電機(jī)橫向移動夾具至待提拉的另一層 材料的材料槽上方；
[0025] S9、重復(fù)S6-S8的步驟；
[0026] S10、所有薄膜提拉完成后取下薄膜基板，結(jié)束程序。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)優(yōu)勢：
[0028] 提拉裝置具備腔體，薄膜制備在腔體內(nèi)進(jìn)行，具有機(jī)械泵，對腔體進(jìn)行抽真空，腔 體中另充入氮氣進(jìn)行保護(hù)，由此能夠消除大氣環(huán)境的影響，控制實驗環(huán)境，避免樣品間互相 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實驗的可重復(fù)性好、材料省、薄膜質(zhì)量好。
[0029] 步進(jìn)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)提拉速度和浸泡時間的精確控制，能夠更好的控制薄膜的厚度 與形貌，精確度高。
[0030] 步進(jìn)電機(jī)和夾具放置于橫向的軌道上，在電機(jī)的帶動下，夾具可以夾著基板左右 移動，以在不同材料槽中移動進(jìn)出，實現(xiàn)連續(xù)多層提拉。
[0031] 腔體內(nèi)設(shè)有電熱絲，以便薄膜進(jìn)行退火處理，改善薄膜各層之間的附著力，保證了 薄膜的質(zhì)量。
[0032] 夾具包括吊臂、卡爪與固定桿，固定桿的兩豎直桿夾住薄膜基板，由此有利于薄膜 基板浸入很深的材料槽中，且固定桿與材料溶液的接觸面積小，不易發(fā)生污染。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例中提拉裝置的正視圖
[0035] 附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分說明：1.腔體；2.底座；3.機(jī)械泵；4.氮氣口； 5.夾具；6.步進(jìn)電機(jī)；7電機(jī)；8.水平支撐件；9.電熱絲；10.材料槽；11.薄膜基板；51.吊 臂；52.卡爪；53.固定桿。
【具體實施方式】
[0036] 正如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有的提拉裝置無法實現(xiàn)多層提拉，同時對浸泡時間、速度 精確掌控，實驗環(huán)境無法得到保障，實驗重復(fù)性低。
[0037] 下面，將對本發(fā)明的具體技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0038] 請參見圖1，本發(fā)明優(yōu)選實施例中的提拉裝置，包括腔體1、底座2、機(jī)械泵3、氮氣 口 4、夾具5、步進(jìn)電機(jī)6、電機(jī)7、水平支撐件8與電熱絲9,其中，機(jī)械泵3設(shè)置于腔體1的 下角方位，通過管道與腔體內(nèi)部連接，機(jī)械泵3可以對腔體1進(jìn)行抽真空，以排掉腔體內(nèi)的 空氣、水汽，利于后續(xù)通入氮氣保護(hù)氣，而氮氣口 4與氮氣管道進(jìn)行連通，通過氮氣口 4,向 腔體內(nèi)部充入氮氣保護(hù)氣，充入氮氣保護(hù)氣，因氮氣化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，且其無毒無害，作 為保護(hù)氣充入腔體，能夠消除大氣環(huán)境的影響，控制腔體內(nèi)的實驗環(huán)境，避免材料間互相發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，由于材料相互間沒有污染，所以在有機(jī)薄膜制備完成后，下一次制備仍然可以 使用前一次使用過的材料與裝置，由此使得實驗的可重復(fù)性好、材料省、薄膜質(zhì)量好。
[0039] 在腔體1的底部，設(shè)有底座2,底座2上用于放置材料槽10,底座2分為至少兩層， 設(shè)置至少兩層，層與層之間可上下移動，便于上下調(diào)節(jié)高度，依據(jù)夾具5的下降高度及材料 槽10內(nèi)材料溶液的液位高度，調(diào)節(jié)底座2至合適的高度，方便薄膜基板的提拉。
[0040] 在制備有機(jī)薄膜時，根據(jù)實際需求，即需要提拉的次數(shù)，材料槽10可以有一個或 大于一個，以在