一種高通量組合材料制備裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料制備技術，具體是涉及一種高通量組合材料制備裝置。
【背景技術】
[0002]高通量組合材料制備技術的核心是在一塊較小的基片上同時集成生長成千上萬乃至上百萬種不同組分、結構和性能的材料，并通過自動掃描式或并行式快速表征技術獲得材料成分、結構和性能等關鍵信息，快速構建多元材料相圖或材料數據庫，從中快速篩選出性能優良的材料或找到材料的“組分-結構-性能”關聯性，以此提高材料研發的效率。在一塊較小基片上同時集成生長的不同組分、結構和性能的材料被稱為高通量組合材料芯片，可與集成電路芯片或生物基因芯片類比。高通量組合材料芯片的制備過程通常分為“組合”和“成相”兩個階段，其中組合是將不同組成的材料按照一定順序和組合比例規律進行順序堆疊，通常可采用連續掩模和分立掩模的方式來完成，然后通過分別采取低溫和高溫熱處理的方式使材料發生均勻混合和成相的過程，完成組合材料芯片的制備。
[0003]組合材料芯片通常可以通過磁控濺射、離子束濺射、溶液噴射等方式完成制備過程。其中離子束濺射鍍膜裝置相比其他幾種方法具有分辨率高、薄膜致密和控制精度高等特點，可以完成高樣品密度的、薄膜形態的組合材料芯片的精確制備。
[0004]2004 年，Xiao-Dong Xiang 在雜志《Applied Surface Science))上發表了文章(Xiao-Dong Xiang, High throughput synthesis and screening for funct1nalmaterials, Appl.Surf.Sc1., 223, 54-61，2004)。在該文中，公開了一種離子束派射鍍膜裝置，該裝置采用“鼓”狀的多靶材旋轉更換模塊，旋轉更換所需要靶材至石墨擋板窗口，使離子束可以入射至其表面，并濺射出靶材材料，結合連續或分立掩模在基片表面形成組合材料芯片如驅體的制備。
[0005]在上述的離子束濺射鍍膜裝置中，“鼓”狀靶材更換模塊雖可以完成靶材更換使用，但由于反濺出的原子運動的非定向性，易造成靶材的污染，進而污染所制備的薄膜前驅體。而由于組合材料芯片前驅體要求高純度，雜質存在可能提高低溫擴散過程的擴散勢皇，同時易破壞外延薄膜晶格的完整性，造成一定程度的晶格缺陷，影響薄膜功能特性。
[0006]并且，在組合材料芯片的制備過程中，由于低溫和高溫熱處理過程對芯片的成相十分重要，往往該過程需要在一定的氣氛條件下完成，并且大氣中氧氣和水汽等氣體會對薄膜成分造成污染，上述的離子束濺射鍍膜裝置需要在大氣條件下將組合材料芯片取出，使組合材料芯片暴漏于空氣中，易對組合材料芯片造成污染。
[0007]另外，上述的離子束濺射鍍膜裝置只能內置少量有限靶材于高真空環境下，更換靶材通常需要打開真空腔體，此過程中也造成靶材暴露于大氣條件下，由于上述問題，對于有些對氧氣敏感的靶材，該設備無法使用，降低了該設備的使用范圍。
【發明內容】
[0008]為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種高通量組合材料制備裝置，在真空環境下實現多個靶材的更換和組合材料芯片前驅體的沉積，避免引入雜質造成污染，以期得到高品質的高通量組合材料芯片。
[0009]為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:
[0010]一種高通量組合材料制備裝置，具有這樣的特征，包括:儲靶腔，用于儲存備用的靶材；制備腔，通過離子束濺射在靶材表面并在基片表面反濺沉積多層薄膜材料從而形成組合材料芯片前驅體；以及換靶腔，在制備腔和儲靶腔之間傳遞或存取靶材；其中，儲靶腔內、制備腔內、以及換靶腔內均為真空狀態。
[0011]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:還包括:原位熱處理腔，對組合材料芯片前驅體進行原位熱處理；以及樣品過渡腔，向制備腔內輸送基片，并將制備腔內的組合材料芯片前驅體傳遞至原位熱處理腔。
[0012]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:換靶腔內和樣品過渡腔內均設有二維傳動裝置。
[0013]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:儲靶腔與換靶腔之間、換靶腔與制備腔之間、制備腔與樣品過渡腔之間均由插板閥連接。
[0014]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:還包括設置在樣品過渡腔與原位熱處理腔之間的裝片臺；樣品過渡腔與裝片臺之間、原位熱處理腔與裝片臺之間均由插板閥連接。
[0015]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:儲靶腔內設有容納若干靶材的活動靶材架。
[0016]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:儲靶腔內填充有降低氧分壓的吸氣劑。
[0017]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:制備腔內設有:掩模板，承載靶材的靶材工作臺，以及承載基片的樣品臺。
[0018]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:原位熱處理腔為可拆卸式熱處理腔。
[0019]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:原位熱處理腔為可拆卸式熱處理腔；可拆卸式熱處理腔由快速拆卸法蘭連接插板閥。
[0020]進一步地，在本發明提供的高通量組合材料制備裝置中，還可以具有這樣的特征:儲靶腔內和制備腔內的工作氣壓均小于5X 10_5托。
[0021]本發明在上述基礎上具有的積極效果是:
[0022]本發明提供的高通量組合材料制備裝置，通過將儲靶腔、換靶腔、制備腔、樣品過渡腔、裝片臺、以及原位熱處理腔整合在一起并整體形成真空環境，在真空環境下實現靶材間的更換、組合材料芯片前驅體的沉積、到原位熱處理整個組合材料芯片全流程的制備，避免了靶材的污染，并減少制備裝置內氧氣等污染源對薄膜造成的污染，從而得到高品質的高通量組合材料芯片。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的實施例中高通量組合材料制備裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下實施例結合附圖對本發明提供的高通量組合材料制備裝置作具體闡述。
[0025]如圖1所示，本實施例提供的高通量組合材料制備裝置，其包括:儲靶腔1，換靶腔2，制備腔3，樣品過渡腔4，裝片臺5，以及原位熱處理腔6。
[0026]在本實施例提供的高通量組合材料制備裝置中，裝片臺5設置在樣品過渡腔4與原位熱處理腔6之間。并且，儲靶腔I與換靶腔2之間、換靶腔2與制備腔3之間、制備腔3與樣品過渡腔4之間、樣品過渡腔4與裝片臺5之間、原位熱處理腔6與裝片臺5之間均由插板閥7連接。
[0027]儲靶腔I用于儲存備用或暫時不用的靶材。具體的，儲靶腔I內設有容納若干靶材的活動靶材架11，活動靶材架11設置為可升降運動、可旋轉運動的結構，用于實現向換靶腔2內輸送或回收靶材，另外，由于靶材對氧環境十分敏感，因此，需要將儲靶腔I內填充有降低氧分壓的吸氣劑以形成缺氧無水環境。
[0028]制備腔3設有:固定或者是連續移動的掩模板31，承載靶材的靶材工作臺32，以及承載基片的樣品臺33。制備腔3內通過高精度的