[实用新型]一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置

说明书

一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置，包括真空腔室、基底、主腔室和源部件，所述基底和主腔室分别布置在所述真空腔室内的上下两侧，所述源部件设置在所述主腔室内；所述源部件包括步进电机、小齿轮、大齿轮、子腔室、用于将基底镀膜的源材料、坩埚、用于遮蔽逸散的部分源的微观粒子的半圆遮板和用于实时测量源的通量的晶振片，所述步进电机的电机轴上固定有所述小齿轮，所述半圆遮板可转动的安装在子腔室的上端开口的一侧上，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述大齿轮与所述半圆遮板上的齿形结构啮合。本实用新型提供了一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置，能够在基底上制备出组分呈连续渐变式梯度分布的多元薄膜。

技术领域

本实用新型涉及高通量薄膜制备技术领域，尤其是涉及一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对于产品的性能要求越来越高。而产品性能是依托于材料的使役性能的。所以我们需要研发出综合性能更好的材料才能满足人们日益增长的需求。而块体材料价格昂贵，并不是理想的选择。在块体材料表面通过PVD方法镀上一层薄膜，这层薄膜具有优异的性能，而基体材料就是普通材料，这样既节省了材料费，又增强了材料的使役性能，可以说是一举两得。

所以PVD在基底上制备的那层薄膜就十分重要，直接关系到材料的性能。但是目前为止人类对于材料的认知还处在较为初级的水平。对于单元素或者二元化合物的薄膜了解相对充分，对于三元化合物的认知已经是非常有限，对四元及以上的化合物的薄膜则是知之甚少。可以明显得知相对于单元素薄膜，多元薄膜拥有无尽的可能，这对于寻找优良的组合是非常有利的。但是多组分材料也正是拥有这种无尽的可能所以难以寻找到我们所需的优异性能。这样就需要制备大量的样品来进行表征和研究，这需要耗费大量的材料和时间精力来做实验，明显这不是科学有效的方法。

对于这种情况高通量组合材料实验技术是我们优先考虑的一种技术手段，高通量组合材料实验技术诞生于上世纪90年代中期，是一种材料科学研究方法的系统工程，通过提高单次实验的通量，加快新材料研发速率，从而弥补工业发展需求和先进材料研发进展之间的鸿沟。“材料高通量实验”是在短时间内完成大量样品的制备与表征。其核心思想是将传统材料研究中采用的顺序迭代方法改为并行处理，以量变引起材料研究效率的质变。更为重要的是，高通量实验可快速地提供有价值的研究成果，直接加速材料的筛选和优化。随着中国材料科技的快速发展和材料基因组方法在研发中不断被广泛采用，高通量实验的重要性将日益彰显。高通量合成制备，即在一次实验中完成多组分目标材料体系制备，使制备具有高效性、系统性和一致性。

现有的PVD制备梯度薄膜的装置主要有两种，第一种装置是使用均匀通量的源和接触遮板如图1(a)来实现的，1为源，2为可移动遮板，3为薄膜，4为基底，利用接触遮板在基底表面滑动来改变有效的沉积时间，从而在基底表面镀上厚度不同的薄膜。利用多个源进行顺序沉积可以制备出不同方向梯度的薄膜。但是这种方法有一个限制就是不能共沉积，而且随后的退火可能不会导致各个组分之间完全混合。第二种装置是使用离轴源如图1(b)，3为薄膜，4为基底，5为离轴源，该装置源相对于基底表面位于轴外，这导致源对于基底的通量呈梯度变化，就会在基底上产生梯度薄膜。通过多个源共同沉积可以产生混合梯度薄膜。但是这种方法产生的薄膜梯度固定，无法任意改变通量，也就无法产生成分任意搭配的多元化合物薄膜。

发明内容

为了克服现有PVD制备梯度薄膜的装置存在无法任意改变源的通量的缺陷，本实用新型提供了一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置，能够在基底上制备出组分呈连续渐变式梯度分布的多元薄膜。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于PVD的表面梯度薄膜制备装置，包括真空腔室、基底、主腔室和源部件，所述基底和主腔室分别布置在所述真空腔室内的上下两侧，所述源部件设置在所述主腔室内；