一種混合材料的薄膜電阻蒸發沉積裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種薄膜沉積裝置，特別是混合材料的光學薄膜材料電阻蒸發裝置。【背景技術】:
[0002]薄膜已經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舟同時蒸發多種材料。例如用單舟蒸發合金材料，這種沉積手段比較容易出現分餾現象。且合金材料提煉工藝復雜，成本很高。雙源或多源蒸發是另一種重要沉積手段，但目前的鍍膜設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來實現雙源或多源蒸發，如(附圖1)所示，它對于設備占地以及設備成本均提出了更高的要求。
【發明內容】
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[0004]本發明為了解決上述技術上不足，提出了一種基于蒸發舟并聯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備，而蒸發舟采用并聯方式接入電路。根據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來調節小舟電阻大小。由于并聯電路中各支路電壓恒定，如果改變各蒸發舟電阻大小，在不同蒸發舟上可獲得恒定的蒸發功率比。該方案設計的裝置有利于節約占地以及器件，助于沉積高質量的多元素混合薄膜。
[0006]本發明的技術解決方案如下:
[0007]蒸發舟并聯的共蒸混合材料薄膜沉積裝置采用蒸發舟并聯方式接入電路。下面以兩個蒸發舟為例予以說明。混合材料薄膜電阻蒸發沉積裝置包含第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14，一個電源控制裝置2，一個電壓轉換裝置3，特點在于其構成是:
[0008]所述第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14并列平行放置，組成蒸發裝置，位于整個薄膜沉積系統的真空系統內部。第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14以并聯的方式接入電壓轉換裝置的輸出級(次級)，電壓轉換裝置的輸入級(初級)串聯電源控制裝置2接入外接電源I。
[0009]所述第一蒸發裝置13由第一電流計9和第一蒸發舟11組成，所述第二蒸發裝置14由第二電流計8和第二蒸發舟10組成。第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14組成的蒸發裝置與電壓轉換裝置的輸出級串聯，所述蒸發裝置與電壓裝換裝置的中間串聯第三電流計5，用于整個電路的電流計量。所述電壓轉換裝置的輸入級與外接電源之間串聯放置電源控制裝置。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]所述第一蒸發裝置13中的第一電流計9和第一蒸發舟11串聯連接，第一電流計9可以讀取第一蒸發舟11上獲得的電流大小。第二蒸發裝置14中的第二電流計8和第二蒸發舟10采用串聯連接，第二電流計8可以讀取第二蒸發舟10上獲得的電流大小。
[0011]所述第一蒸發裝置13中第一蒸發舟11通過改變蒸發舟寬度W1來調節其電阻R I大小。第二蒸發裝置14中通過改變蒸發舟寬度W2來調節其電阻R2大小。
[0012]利用上述的基于蒸發舟并聯電路的雙源共蒸制備混合材料薄膜沉積裝置進行混合薄膜沉積，包括下列沉積步驟:
[0013]①第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14中串聯接入相同寬度W1 = W 2的蒸發舟，分別放置所需的沉積材料。
[0014]②調節電壓轉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1；5，根據材料蒸發屬性選取合適的輸入電流。
[0015]③此時第一蒸發裝置和第二蒸發裝置中電阻相同，R1= R20因此在上述并聯電路中獲得的電功率比值P1A32= I，若再次調節電壓轉換裝置輸入級的電源控制裝置2，控制輸入電流量大小。上述第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14中電功率比值仍然為P1Z^P2= I。
[0016]④更換第二蒸發裝置13為寬度0.8W的蒸發舟，此時第一蒸發裝置電阻R1 = R，第二蒸發裝置中電阻R2= 1.25R。
[0017]⑤由于第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14中電阻分別為R和1.25R，在上述并聯電路中獲得的電功率比值為=P1A32= 1.25。此時若再次調節電壓轉換裝置輸入級的電源控制裝置，控制輸入電流量大小。上述第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14中電功率比值仍然為 P1A32= 1.25ο
[0018]本發明的技術效果:
[0019]本發明提出了一種用于基于蒸發舟并聯的共蒸混合材料薄膜沉積裝置，可用于兩種不同蒸發溫度的混合材料光學薄膜鍍制，還可擴展到三種甚至更多種材料共同蒸發。在雙蒸發舟并聯蒸發過程中，通過第一蒸發裝置和第二蒸發裝置并聯接入電壓轉換裝置的輸出級，保證各裝置上獲得相同的電壓。通過調節蒸發舟的寬度，調節第一蒸發裝置和第二蒸發裝置中獲得的電功率比值。該裝置節省占地以及節約器件，有助于獲得穩定的混合材料光學薄膜。
【附圖說明】
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[0020]圖1是2套或者多套控制系統實現雙源或多源蒸發示意圖。
[0021]圖2是蒸發舟并聯方式的共蒸混合材料薄膜沉積裝置示意圖。
【具體實施方式】
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[0022]下面結合實例和附圖對本發明做進一步的說明，但是不應以此限制本發明的保護范圍。
[0023]先請參閱附圖2，圖2蒸發舟并聯的共蒸混合材料薄膜沉積裝置是本發明的結構示意圖。由圖2可見，本發明蒸發舟并聯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，第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14。其構成是:
[0024]所述第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14并聯電路方式聯接組成蒸發系統，該蒸發系統置于真空系統15中。其電流輸入接口連接電壓轉換裝置3的輸出級4，其電流輸出接口聯接電壓轉換裝置3的輸入級12。
[0025]所述電壓轉換裝置3的輸入級與外接電源I之間串聯放置電源控制裝置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]在所述第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14組成的蒸發系統與電壓轉換裝置3的輸出級4之間串聯接入電流計5，用于配合電源控制裝置2調節并監控整個蒸發系統的電流大小。
[0027]所述第一蒸發裝置13包含電流計9和蒸發小舟11，電流計9和蒸發小舟11采用串聯聯接。所述第二蒸發裝置14包含電流計8，蒸發小舟10。電流計8和蒸發小舟10采用串聯方式聯接。
[0028]電流1>人電壓裝換裝置3的輸入級進入，經過電流計5，分別經過節點6和節點7進入第一蒸發裝置13和第二蒸發裝置14中，經過第一蒸發裝置13的電流I2和經過第二蒸發裝置14的電流I3匯聚后，形成電流I 4，返回至電壓轉換裝置3的輸入級12。
[0029]該實施例蒸發小舟11和10均采用鎢材料來進行薄膜制備，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的蒸發小舟11和蒸發小舟10，在小舟中分別放入高純銀顆粒和銅棒。
[0031]關上真空室，抽取真空。
[0032]待真空度讀數至2.0X 10 3Pa時，打開電源I，調節控制器2，并讀取電流計5上的讀數，保證蒸發系統中獲得合適電流。
[0033]緩慢調節控制器2，使得電流計5上的讀數緩慢增加。隨著電流逐漸增加，通通過真空室觀察窗口，發現銀和銅材料均逐漸熔解，然后蒸發。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計量比，可替換小舟10為寬度0.8W鎢舟，重新放入銅棒。關上真空室，抽取真空。
[0035]再次緩慢調節控制器2，使得電流計5上的讀數緩慢增加。隨著電流逐漸增加，通過真空室觀察窗口，發現銀和銅材料逐漸先熔解，后蒸發。由于蒸發小舟11和蒸發小舟10上電阻不同，獲得不同蒸發功率，可獲得不同化學計量比的銀銅合金薄膜。
【主權項】
1.一種混合材料的薄膜電阻蒸發沉積裝置，包括第一蒸發裝置(13)和第二蒸發裝置(14)，一個電源控制裝置(2)，一個電壓轉換裝置(3)，其特征在于: 所述第一蒸發裝置(13)和第二蒸發裝置(14)組成蒸發裝置，位于整個沉積系統的真空系統內。第一蒸發裝置(13)和第二蒸發裝置(14)并聯接入電壓轉換裝置(3)的輸出級(次級)，電壓轉換裝置(3)的輸入級(初級)串聯電源控制裝置(2)接入外接電源(I); 在所述第一蒸發裝置(13)包含第一電流計(9)和第一蒸發舟(11)，所述第二蒸發裝置(14)包含第二電流計(8)和第二蒸發舟(10);第一蒸發裝置(13)和第二蒸發裝置(14)組成的蒸發裝置與電壓轉換裝置(3)的輸出級串聯，所述蒸發裝置與電壓裝換裝置中間串聯第三電流計(5)。2.根據權利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發沉積裝置，其特征在于:所述第一蒸發裝置(13)中的第一電流計(9)和第一蒸發舟(11)串聯連接。第二蒸發裝置(14)中的第二電流計(8)和第二蒸發舟(10)串聯連接。3.根據權利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發沉積裝置，其特征在于:所述第一蒸發裝置(13)和第二蒸發裝置(14)并聯接入電壓轉換裝置(3)。4.根據權利要求1所述的混合材料的薄膜電阻蒸發沉積裝置，其特征在于:第一蒸發舟(11)和第二蒸發舟(10)可通過調節自身寬度來調節蒸發功率比值。
【專利摘要】本發明公開了一種混合材料的薄膜電阻蒸發裝置。裝置采用單個電源和單個變壓設備，而多個蒸發舟并聯接入電路。根據電阻公式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。在蒸發舟材料，厚度和長度固定的情況下，改變蒸發舟寬度，來調節蒸發舟電阻大小。各個蒸發舟上可獲得不同蒸發功率比，從而可調節不同蒸發舟上材料的沉積速率比。
【IPC分類】C23C14/26, C23C14/54
【公開號】CN105132867
【申請號】CN201510607610
【發明人】周明, 丁逸君, 張莉, 劉定權
【申請人】中國科學院上海技術物理研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月22日