一種混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)沉積裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜沉積裝置，特別是混合材料的光學(xué)薄膜材料電阻蒸發(fā)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】:
[0002]薄膜已經(jīng)成為了近代光電裝置中不可缺少的部分。高性能薄膜器件對薄膜的性能提出更高的要求。例如光學(xué)薄膜中減反射膜中理想折射率膜層的制備，各類合金薄膜等，這些都需要多種元素材料混合沉積。而對于兩種以上元素組成的合金或者化合物，在蒸發(fā)過程中如何控制各種元素成分是混合材料真空蒸鍍中重要的問題。
[0003]—般的，目前有幾種方法可以獲得兩種以上組成元素的薄膜，一種是采用單個蒸發(fā)舟同時蒸發(fā)多種材料。例如用單舟蒸發(fā)合金材料，這種沉積手段比較容易出現(xiàn)分餾現(xiàn)象。且合金材料提煉工藝復(fù)雜，成本很高。雙源或多源蒸發(fā)是另一種重要沉積手段，但目前的鍍膜設(shè)備均是采用單個電源控制單個小舟，這就需要有2套或者多套控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)雙源或多源蒸發(fā)，如(附圖1)所示，它對于設(shè)備占地以及設(shè)備成本均提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)上不足，提出了一種基于蒸發(fā)舟并聯(lián)的共蒸混合材料薄膜沉積裝置。
[0005]裝置采用單個電源及單個變壓設(shè)備，而蒸發(fā)舟采用并聯(lián)方式接入電路。根據(jù)R =P ?L/S，其中P為電阻的電阻率，L為電阻的長度，S為電阻的橫截面積。在保證材料不變，長度和厚度固定的情況下，通過改變小舟寬度W來調(diào)節(jié)小舟電阻大小。由于并聯(lián)電路中各支路電壓恒定，如果改變各蒸發(fā)舟電阻大小，在不同蒸發(fā)舟上可獲得恒定的蒸發(fā)功率比。該方案設(shè)計的裝置有利于節(jié)約占地以及器件，助于沉積高質(zhì)量的多元素混合薄膜。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]蒸發(fā)舟并聯(lián)的共蒸混合材料薄膜沉積裝置采用蒸發(fā)舟并聯(lián)方式接入電路。下面以兩個蒸發(fā)舟為例予以說明?；旌喜牧媳∧る娮枵舭l(fā)沉積裝置包含第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14，一個電源控制裝置2，一個電壓轉(zhuǎn)換裝置3，特點(diǎn)在于其構(gòu)成是:
[0008]所述第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14并列平行放置，組成蒸發(fā)裝置，位于整個薄膜沉積系統(tǒng)的真空系統(tǒng)內(nèi)部。第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14以并聯(lián)的方式接入電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出級(次級)，電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入級(初級)串聯(lián)電源控制裝置2接入外接電源I。
[0009]所述第一蒸發(fā)裝置13由第一電流計9和第一蒸發(fā)舟11組成，所述第二蒸發(fā)裝置14由第二電流計8和第二蒸發(fā)舟10組成。第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14組成的蒸發(fā)裝置與電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出級串聯(lián)，所述蒸發(fā)裝置與電壓裝換裝置的中間串聯(lián)第三電流計5，用于整個電路的電流計量。所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸入級與外接電源之間串聯(lián)放置電源控制裝置。所述電源控制裝置用于控制整個電路的電流和電功率輸入量。
[0010]所述第一蒸發(fā)裝置13中的第一電流計9和第一蒸發(fā)舟11串聯(lián)連接，第一電流計9可以讀取第一蒸發(fā)舟11上獲得的電流大小。第二蒸發(fā)裝置14中的第二電流計8和第二蒸發(fā)舟10采用串聯(lián)連接，第二電流計8可以讀取第二蒸發(fā)舟10上獲得的電流大小。
[0011]所述第一蒸發(fā)裝置13中第一蒸發(fā)舟11通過改變蒸發(fā)舟寬度W1來調(diào)節(jié)其電阻R I大小。第二蒸發(fā)裝置14中通過改變蒸發(fā)舟寬度W2來調(diào)節(jié)其電阻R2大小。
[0012]利用上述的基于蒸發(fā)舟并聯(lián)電路的雙源共蒸制備混合材料薄膜沉積裝置進(jìn)行混合薄膜沉積，包括下列沉積步驟:
[0013]①第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14中串聯(lián)接入相同寬度W1 = W 2的蒸發(fā)舟，分別放置所需的沉積材料。
[0014]②調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換裝置輸入級的電源控制裝置2，控制總輸入電流量大小。通過讀取第三電流計上讀數(shù)1；5，根據(jù)材料蒸發(fā)屬性選取合適的輸入電流。
[0015]③此時第一蒸發(fā)裝置和第二蒸發(fā)裝置中電阻相同，R1= R20因此在上述并聯(lián)電路中獲得的電功率比值P1A32= I，若再次調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換裝置輸入級的電源控制裝置2，控制輸入電流量大小。上述第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14中電功率比值仍然為P1Z^P2= I。
[0016]④更換第二蒸發(fā)裝置13為寬度0.8W的蒸發(fā)舟，此時第一蒸發(fā)裝置電阻R1 = R，第二蒸發(fā)裝置中電阻R2= 1.25R。
[0017]⑤由于第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14中電阻分別為R和1.25R，在上述并聯(lián)電路中獲得的電功率比值為=P1A32= 1.25。此時若再次調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換裝置輸入級的電源控制裝置，控制輸入電流量大小。上述第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14中電功率比值仍然為 P1A32= 1.25ο
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明提出了一種用于基于蒸發(fā)舟并聯(lián)的共蒸混合材料薄膜沉積裝置，可用于兩種不同蒸發(fā)溫度的混合材料光學(xué)薄膜鍍制，還可擴(kuò)展到三種甚至更多種材料共同蒸發(fā)。在雙蒸發(fā)舟并聯(lián)蒸發(fā)過程中，通過第一蒸發(fā)裝置和第二蒸發(fā)裝置并聯(lián)接入電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出級，保證各裝置上獲得相同的電壓。通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)舟的寬度，調(diào)節(jié)第一蒸發(fā)裝置和第二蒸發(fā)裝置中獲得的電功率比值。該裝置節(jié)省占地以及節(jié)約器件，有助于獲得穩(wěn)定的混合材料光學(xué)薄膜。
【附圖說明】
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[0020]圖1是2套或者多套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙源或多源蒸發(fā)示意圖。
[0021]圖2是蒸發(fā)舟并聯(lián)方式的共蒸混合材料薄膜沉積裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但是不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]先請參閱附圖2，圖2蒸發(fā)舟并聯(lián)的共蒸混合材料薄膜沉積裝置是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖2可見，本發(fā)明蒸發(fā)舟并聯(lián)的共蒸混合材料薄膜沉積裝置包含外接輸入電源1，電源控制裝置2，電壓裝換裝置3，第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14。其構(gòu)成是:
[0024]所述第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14并聯(lián)電路方式聯(lián)接組成蒸發(fā)系統(tǒng)，該蒸發(fā)系統(tǒng)置于真空系統(tǒng)15中。其電流輸入接口連接電壓轉(zhuǎn)換裝置3的輸出級4，其電流輸出接口聯(lián)接電壓轉(zhuǎn)換裝置3的輸入級12。
[0025]所述電壓轉(zhuǎn)換裝置3的輸入級與外接電源I之間串聯(lián)放置電源控制裝置2。所述電源控制裝置2用于控制整個電路的電流輸入量。
[0026]在所述第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14組成的蒸發(fā)系統(tǒng)與電壓轉(zhuǎn)換裝置3的輸出級4之間串聯(lián)接入電流計5，用于配合電源控制裝置2調(diào)節(jié)并監(jiān)控整個蒸發(fā)系統(tǒng)的電流大小。
[0027]所述第一蒸發(fā)裝置13包含電流計9和蒸發(fā)小舟11，電流計9和蒸發(fā)小舟11采用串聯(lián)聯(lián)接。所述第二蒸發(fā)裝置14包含電流計8，蒸發(fā)小舟10。電流計8和蒸發(fā)小舟10采用串聯(lián)方式聯(lián)接。
[0028]電流1>人電壓裝換裝置3的輸入級進(jìn)入，經(jīng)過電流計5，分別經(jīng)過節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)7進(jìn)入第一蒸發(fā)裝置13和第二蒸發(fā)裝置14中，經(jīng)過第一蒸發(fā)裝置13的電流I2和經(jīng)過第二蒸發(fā)裝置14的電流I3匯聚后，形成電流I 4，返回至電壓轉(zhuǎn)換裝置3的輸入級12。
[0029]該實(shí)施例蒸發(fā)小舟11和10均采用鎢材料來進(jìn)行薄膜制備，分別采用金屬銀顆粒和金屬銅棒為薄膜材料來獲得銀銅合金薄膜。使用過程:
[0030]下面具體描述該沉積裝置的使用過程。首先使用寬度均為W的蒸發(fā)小舟11和蒸發(fā)小舟10，在小舟中分別放入高純銀顆粒和銅棒。
[0031]關(guān)上真空室，抽取真空。
[0032]待真空度讀數(shù)至2.0X 10 3Pa時，打開電源I，調(diào)節(jié)控制器2，并讀取電流計5上的讀數(shù)，保證蒸發(fā)系統(tǒng)中獲得合適電流。
[0033]緩慢調(diào)節(jié)控制器2，使得電流計5上的讀數(shù)緩慢增加。隨著電流逐漸增加，通通過真空室觀察窗口，發(fā)現(xiàn)銀和銅材料均逐漸熔解，然后蒸發(fā)。此時可以獲得銀銅合金薄膜。
[0034]若要改變所獲得薄膜合金元素的化學(xué)計量比，可替換小舟10為寬度0.8W鎢舟，重新放入銅棒。關(guān)上真空室，抽取真空。
[0035]再次緩慢調(diào)節(jié)控制器2，使得電流計5上的讀數(shù)緩慢增加。隨著電流逐漸增加，通過真空室觀察窗口，發(fā)現(xiàn)銀和銅材料逐漸先熔解，后蒸發(fā)。由于蒸發(fā)小舟11和蒸發(fā)小舟10上電阻不同，獲得不同蒸發(fā)功率，可獲得不同化學(xué)計量比的銀銅合金薄膜。
【主權(quán)項】
1.一種混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)沉積裝置，包括第一蒸發(fā)裝置(13)和第二蒸發(fā)裝置(14)，一個電源控制裝置(2)，一個電壓轉(zhuǎn)換裝置(3)，其特征在于: 所述第一蒸發(fā)裝置(13)和第二蒸發(fā)裝置(14)組成蒸發(fā)裝置，位于整個沉積系統(tǒng)的真空系統(tǒng)內(nèi)。第一蒸發(fā)裝置(13)和第二蒸發(fā)裝置(14)并聯(lián)接入電壓轉(zhuǎn)換裝置(3)的輸出級(次級)，電壓轉(zhuǎn)換裝置(3)的輸入級(初級)串聯(lián)電源控制裝置(2)接入外接電源(I); 在所述第一蒸發(fā)裝置(13)包含第一電流計(9)和第一蒸發(fā)舟(11)，所述第二蒸發(fā)裝置(14)包含第二電流計(8)和第二蒸發(fā)舟(10);第一蒸發(fā)裝置(13)和第二蒸發(fā)裝置(14)組成的蒸發(fā)裝置與電壓轉(zhuǎn)換裝置(3)的輸出級串聯(lián)，所述蒸發(fā)裝置與電壓裝換裝置中間串聯(lián)第三電流計(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)沉積裝置，其特征在于:所述第一蒸發(fā)裝置(13)中的第一電流計(9)和第一蒸發(fā)舟(11)串聯(lián)連接。第二蒸發(fā)裝置(14)中的第二電流計(8)和第二蒸發(fā)舟(10)串聯(lián)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)沉積裝置，其特征在于:所述第一蒸發(fā)裝置(13)和第二蒸發(fā)裝置(14)并聯(lián)接入電壓轉(zhuǎn)換裝置(3)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)沉積裝置，其特征在于:第一蒸發(fā)舟(11)和第二蒸發(fā)舟(10)可通過調(diào)節(jié)自身寬度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)功率比值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合材料的薄膜電阻蒸發(fā)裝置。裝置采用單個電源和單個變壓設(shè)備，而多個蒸發(fā)舟并聯(lián)接入電路。根據(jù)電阻公式R＝ρ·L/S，ρ為電阻的電阻率，L為電阻的長度，S為電阻的橫截面積。在蒸發(fā)舟材料，厚度和長度固定的情況下，改變蒸發(fā)舟寬度，來調(diào)節(jié)蒸發(fā)舟電阻大小。各個蒸發(fā)舟上可獲得不同蒸發(fā)功率比，從而可調(diào)節(jié)不同蒸發(fā)舟上材料的沉積速率比。
【IPC分類】C23C14/26, C23C14/54
【公開號】CN105132867
【申請?zhí)枴緾N201510607610
【發(fā)明人】周明, 丁逸君, 張莉, 劉定權(quán)
【申請人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月22日