[发明专利]一种基于赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积装置

说明书

本发明涉及一种基于赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积装置，包括试验腔体、赝火花放电腔体体及配套电路、抽真空装置、赝火花放电电子束、工作气体及气压控制装置、薄膜沉积靶材及移动平台、衬底加热及移动平台、电子束束流强度控制及测量装置，试验腔体为封闭腔体，其内包含赝火花放电电子束、薄膜沉积靶材及移动平台、衬底加热及移动平台和电子束束流强度控制及测量装置，赝火花放电电子束作为赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积能量源。本发明是一种高效率、低成本、成膜表面质量好、脉冲参数可控性高的低温镀膜装置。

技术领域

本发明涉及一种基于赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积装置，属于脉冲电子束技术领域。

背景技术

赝火花脉冲放电电子束薄膜沉积法具有束源功率密度高，沉积速度快，在制备复杂金属氧化物薄膜、宽禁带光学透明薄膜等纳米功能薄膜材料方面具有独特优势，可广泛应用于航空航天、军事等领域。目前，在成膜质量要求较高、膜厚敏感的柔性基底薄膜制备过程中有的纳米功能薄膜的常用制备方法不能完全适应各种工况下的应用需求，对薄膜制备过程成膜质量和成膜温度提出了较为严苛的要求。

目前针对柔性薄膜的主要制备方法分为两大类。第一类为剥离法，此方法制备的薄膜性能良好，但剥离过程中薄膜极易被损坏，且制备的薄膜膜基结合力差。另一类为直接生长法，该方法工艺流程简单，可以获得较为完整的柔性薄膜。直接生长法主要包括物理、化学沉积法和脉冲激光沉积法。

化学类制备方法对于有厚度要求的薄膜，通常需多次涂覆才能完成，而且涂层的均匀性等质量不是很高。物理类沉积方法中的脉冲激光薄膜沉积法生产周期短，不需要很高的温度条件，且靶膜成分一致性高，是目前新型薄膜材料原型制备过程中最快速高效的方法。但是，脉冲激光沉积过程中，激光能量密度可控性较差，使得膜厚不够均匀。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积装置，使其满足靶材与沉积薄膜的化学计量一致性高、束源能量密度和时空密度可控，达到较为精准的控制膜厚，提高成膜质量。

本发明解决技术的方案是：

一种基于赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积装置，包括试验腔体、赝火花放电腔体体及配套电路、抽真空装置、赝火花放电电子束、工作气体及气压控制装置、薄膜沉积靶材及移动平台、衬底加热及移动平台、电子束束流强度控制及测量装置，

试验腔体为封闭腔体，其内包含赝火花放电电子束、薄膜沉积靶材及移动平台、衬底加热及移动平台和电子束束流强度控制及测量装置，

赝火花放电电子束作为赝火花脉冲放电电子束进行薄膜沉积能量源；薄膜沉积靶材及移动平台用于固定和控制薄膜沉积靶材；衬底加热及移动平台用于固定和加热衬底；电子束束流强度控制及测量装置用于调控电子束流强度；

试验腔体外围与赝火花放电腔体体及配套电路相连，用于引入脉冲电子束；与抽真空装置相连，用于腔内气体的抽真空；与工作气体及气压控制装置相连，用于腔体内气压控制；

试验腔体外围设置有光学观测接口，用于观察腔内情况；设置有弱电信号接口，用于薄膜沉积靶材及移动平台、衬底加热及移动平台以及电子束束流强度控制及测量装置的弱电信号的引入；设置高压电接口，用于腔内高压电信号的引入；设置运动控制平台接口，用于接入薄膜沉积靶材及移动平台及衬底加热及移动平台的运动控制信号。

进一步的，赝火花放电腔体体及配套电路包括赝火花放电腔体、限流电阻、放电电容、电流传感器，

赝火花放电腔体为空心阴极放电电子束腔体，内含十层聚四氟乙烯绝缘极板作为阴阳极板，在该放电腔体结构形式下，可形成基于空心阴极效应的自持、周期性、重复性的脉冲放电电子束；

限流电阻、电流传感器均与赝火花放电腔体串联，放电电容与赝火花放电腔体并联连接，并与限流电阻、电流传感器串联连接，赝火花放电腔体中空心阳极与空心阴极相对并由陶瓷封装隔开。