專利名稱：一種用于制備大面積薄膜的加熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及薄膜制備領域，特別是涉及制備大面積薄膜的工藝技術領域。
以往制備薄膜的技術，通常采用的加熱器是單晶硅(Si)加熱器或熱絲加熱器(Thermocable)，通過對發(fā)熱材料增加電流來達到升溫的目的，從而起到對基片加熱的作用。隨著基片的不斷增大，加熱器的尺寸也不斷加大，但對基片的加熱溫度卻要保持象以前一樣的均勻性，這就給單晶Si的加工帶來了很大的困難。單晶Si易碎，加工精度又要求極高，所以大面積的Si加熱器要做到溫度均勻是非常不易的。加熱溫度不均勻，勢必會導致制備出的薄膜質量下降(文獻1用于制備薄膜的單晶硅輻射加熱器，專利號ZL95224595.7)。熱絲加熱器價格昂貴，且溫區(qū)范圍較小，使基片溫度達到800℃以上比較困難，這就大大限制了它的使用范圍(文獻2新型體發(fā)熱加熱器，專利號ZL93203399.7)。實驗證明，上述兩種方法都不是制備大面積薄膜的理想加熱設備。
本實用新型的目的在于克服上述已有技術的缺點，提供一種由加熱爐底座、加熱絲及加熱板組成的，制備大面積薄膜的裝置，該裝置制備出的大面積薄膜性能優(yōu)良，有高的均勻性。
本實用新型的目的是這樣完成的按

圖1所示，將兩段或多段并聯(lián)的、彈簧狀的加熱絲2纏繞在固定加熱絲的加熱爐底座1內，彈簧狀加熱絲的中心稀松而四周密集。加熱絲繞成彈簧狀是為了增加單位面積加熱功率。而不等密度的繞法是為了使加熱板的溫度更加均勻。加熱絲之間的空隙要疏密適當。如果過密，加熱后加熱絲會粘連，從而導致加熱絲斷裂；而過于疏松又會影響加熱溫度，使其不能達到理想狀態(tài)。采用兩段或多段加熱絲并聯(lián)加熱的方式，是考慮到加熱電壓的限制。利用激光脈沖淀積薄膜時，因為羽輝等離子體的電導作用，加熱電壓高于臨界時，會誘發(fā)放電，這樣就影響了薄膜的制備。采用加熱絲并聯(lián)的方法便有效地解決了這一問題。
將基片加熱板5覆蓋在纏繞好加熱絲的底座上?；訜岚逡罁?jù)基片的不同形狀，可做成圓形或方形。與所制備的薄膜樣品相配，加熱板根據(jù)基片尺寸可設計成各種大小，如φ80mm、φ50mm、40×40mm2、60×60mm2等。
為了使加熱器既可水平又可垂直放在真空室內，加熱板表面的樣品架6加工成臺階型。這樣即使豎直放置加熱器，基片也可放在臺階上，以利于方便地制備薄膜。
電流通過加熱器的上電極3及下電極4達到加熱升溫的目的。
本實用新型的用法簡單將加熱絲均勻纏繞在底座內；分別將上、下電極接在真空室內；將基片加熱板覆蓋在底座上；將基片放置在加熱板的臺階樣品架上，緊密接觸；關閉真空室，接通上下電極，調節(jié)加熱電流的大小，即可調整加熱器的溫度，對基片進行均勻加熱。通過紅外測溫儀測定，各種尺寸的大面積薄膜加熱后的基片表面溫度實驗誤差在5℃以下。
本實用新型由于加熱絲纏繞在底座內及加熱板的平均作用，無論多大的面積均能保持加熱溫度的均勻性，溫度可達1000℃以上，從而使得制備出來的大面積薄膜各點的性能優(yōu)良且一致，為大面積薄膜的研究打下良好的基礎。本實用新型結構簡單，易于加工，使用方便，價格低廉，適用于各種薄膜的制備。
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細地描述
圖1是本實用新型加熱裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型的加熱爐底座結構示意圖；圖3是圓型基片恒溫板的結構示意圖；圖4是方型基片恒溫板的結構示意圖。
實施例1制備面積為φ43mm的圓型釔鋇銅氧(YBCO)超導薄膜。
本實用新型由圖1中底座1、加熱絲2、圖3中圓型大面積薄膜的加熱板三者共同完成。其中加熱爐底座1為陶瓷材料制成的，加熱絲2為普通200-2500W電爐絲，圓型大面積薄膜加熱板的制作材料為不銹鋼材料。先將加熱絲均勻纏繞在陶瓷加熱爐底座內，纏繞時注意空隙適當，再分別將電爐絲的上下兩電極接在真空室內，將基片加熱板覆蓋在底座上，基片放置在加熱板的臺階上，緊密接觸。關閉真空室，將真空度調節(jié)到70pa，調節(jié)加熱電流的大小，將基片表面溫度調節(jié)為870℃，用激光脈沖淀積技術，制備40分鐘，得到膜厚約為6000的YBCO超導薄膜，制備出的薄膜顏色均勻。將此薄膜劃分成9個區(qū)域，分別測量每個區(qū)域內的超導轉變溫度Tc，得到Tc1=90.6K、Tc2=89K、Tc3=91K、Tc4=90.8K、Tc5=91.2K、Tc6=91.8K、Tc7=92K、Tc8=90.2K、Tc9=92K，這說明用此方法得到了性能優(yōu)良且各點性能一致的薄膜。經多次實驗證明，此方法已獲成功，且操作簡單方便，重復性好。
實施例2制備面積為60×60mm2的方型釔鋇銅氧(YBCO)超導薄膜。
本實用新型由圖1中底座1、加熱絲2及圖4中方型大面積薄膜的加熱板三者共同完成。其中底座1為熔石英材料制成的，加熱絲2為鉑金(Pt)加熱絲，方型大面積薄膜加熱板的制作材料為不銹鋼材料。制備方法與實施例1相同，制備出優(yōu)質大面積方形YBCO超導薄膜。
實施例3制備氧化鎂(MgO)薄膜。
本實用新型由圖1中底座1、加熱絲2及圖3中圓型大面積薄膜的加熱板三者共同完成。其中底座1為陶瓷材料制成的，加熱絲2為普通型200-2500W電爐絲，圓型大面積薄膜加熱板的制作材料為不銹鋼材料。將Mg基片平放在加熱板上，關閉真空室，抽真空后通氧氣到1個大氣壓，調節(jié)加熱電流的大小，將基片表面溫度調節(jié)為300℃，保持30分鐘后，再將基片表面溫度調節(jié)為700℃保持20分鐘，制備出性能優(yōu)良的MgO薄膜。
權利要求1．一種用于制備大面積薄膜的加熱裝置，含有加熱爐底座(1)、加熱絲(2)、加熱電極(3)及(4)、加熱板(5)、樣品架(6)，其特征在于加熱絲由兩段或多段彈簧狀的金屬絲并聯(lián)而成，加熱絲纏繞在加熱爐底座內；加熱絲的中心稀松而四周密集；基片加熱板覆蓋在纏繞好加熱絲的底座上；樣品架做成臺階型，并置于加熱板表面；上電極(3)及下電極(4)由加熱絲引到加熱裝置外與電源接通。
2．按權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于所述的基片加熱板可做成圓形或方形。
3．按權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于底座的材料可以是陶瓷或熔石英。
專利摘要本實用新型涉及薄膜制備領域,特別是涉及制備大面積薄膜的工藝技術領域。本實用新型由加熱爐底座、兩段或多段并聯(lián)的彈簧狀的加熱絲、圓型或方型基片加熱板組成。本實用新型加熱面積大且均勻,溫度可達1000℃以上,所制備的薄膜各點性能優(yōu)良且一致。本實用新型結構簡單,易于加工,使用方便,價格低廉,且適于各種薄膜的制備。
文檔編號H05B3/10GK2456435SQ0025662
公開日2001年10月24日 申請日期2000年11月28日 優(yōu)先權日2000年11月28日
發(fā)明者何萌, 周岳亮, 許加迪, 陳正豪 申請人:中國科學院物理研究所