[发明专利]一种高通量材料制备的装置及其应用

说明书

本申请公开了一种高通量材料制备的装置及其应用。本申请的装置，包括基片台、材料共混区、基片台移动系统、溅射源和溅射电源；基片台上安装有若干个可组装延伸的基片单元；溅射源包括若干个不同靶材料的溅射阴极，各溅射阴极独立控制，使用时，所有溅射阴极的束流汇集于材料共混区；材料共混区为不同靶材料的溅射材料的混合区域；基片台移动系统控制基片台移动，使基片单元依序通过材料共混区，进行磁控溅射。本申请的装置，可以实现不同材料按不同比例沉积，从而制备出一系列的新材料，并且可以实现持续的高通量生产，极大的方便了新材料的研发以及材料基因组材料库建库。

技术领域

本申请涉及新材料制备设备领域，特别是涉及一种高通量材料制备的装置及其应用。

背景技术

2011年6月24日，时任美国总统奥巴马提出“材料基因组计划”，标志着材料基因组技术从概念阶段发展到实施阶段，并迅速引起国际上的广泛关注。该计划经过多年的发展，逐渐衍生出一套新的计算、实验、大数据库工具一体化的材料研究体系，这些软件和工具将会为整个材料研发提供新的平台，为找到最适合预期性能的材料提供帮助。这些平台的存在将会为各个交叉性学科专业团队之间的无缝交流提供保障。

材料基因组材料库的建设除了需要高通量计算外，还需要收集大量的实验数据作为支撑。目前，大多数的功能材料是以薄膜的形式使用，因此以薄膜为主的组合材料学方法，也称材料芯片技术，在功能材料的研究与开发中有非常重要的作用。传统的薄膜材料制备方法效率低下，一次性只能生产同一组分和构造类型的一批次薄膜材料，无法满足材料基因组材料库的建库使用需求。

因此，亟需研发一种可以高通量的制备新材料的实验工具和平台，以便快速建立材料数据库。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的高通量材料制备的装置及其应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种高通量材料制备的装置，包括基片台1、材料共混区2、基片台移动系统3、溅射源4、溅射电源5；基片台1上安装有若干个可组装延伸的基片单元；溅射源4包括若干个不同靶材料的溅射阴极，每个溅射阴极由独立的溅射电源5控制，并且使用时，所有溅射阴极的束流汇集于材料共混区2；材料共混区2为不同靶材料的溅射阴极对基片单元进行溅射的区域，并且，各溅射阴极的溅射材料在材料共混区2混合；基片台移动系统3控制基片台1移动，使基片单元依序通过材料共混区2，进行磁控溅射。

其中，基片单元用于在其表面形成磁控溅射膜，基片台用于安装基片单元；基片单元的数量或者类型可以根据生产需求而选择或任意组装。

需要说明的是，本申请的高通量材料制备的装置，实际上是一个改进的磁控溅射系统，本申请的装置包括若干个独立控制的不同靶材料的溅射阴极，这就可以实现，采用一台装置生产各种不同组分组合的一系列的新材料，极大的方便了材料基因组材料库的建库使用。其中，选择开启不同的溅射阴极，可以实现不同材料的沉积，制备各种组分的新材料；通过调节各个溅射阴极的溅射电源的放电参数，可以改变材料沉积的配比。并且，本申请的装置还包括安装有若干基片单元的基片台和基片台移动系统，可以实现持续不断的高通量生产，可以理解，基片台上，在一次磁控溅射过程中，就只有其中一个或几个基片单元处于工作状态，而其它基片单元都是待机状态，因此，可以持续不断的加入新的基片单元、取走已经溅射好的基片单元，实现高通量的持续生产。此外，本申请的装置中，每个溅射阴极都是独立控制，因此，可以根据其参数调节，获得一系列的不同特征的新材料。

还需要说明的是，本申请的关键在于通过结构改进，实现不同特征的新材料的高通量生产，至于磁控溅射系统的其它组成部分，例如保护气氛系统、真空系统等都可以参考现有的磁控溅射，在此不做具体限定。

优选的，基片单元为圆形、矩形或者其它任意形状，每个基片单元之间相互连接或相互绝缘、隔热。