[发明专利]一种快速冷却的镀膜样品台装置及其应用

说明书

本发明涉及一种快速冷却的镀膜样品台装置及其应用，属于真空镀膜设备领域，包括冷却台、样品台及升降部、传动部；冷却台下方设置有样品挡板，样品挡板通过相应连接件与冷却台在竖直方向上相对固定连接；冷却台内设置有冷却介质容纳腔，并由一传输管通至冷却介质容纳腔内，传输管与冷却台固定连接，且传输管向外延伸连通至外部冷源；冷却台的底端位于冷却介质容纳腔的下方开有一开口朝下的样品槽，样品槽内设置有样品台，样品台以能够沿水平方向滑动的方式设置于样品槽内，样品台的下端面作为用于固定样品的工作面；本发明能够在小于1.2个小时内温度下降并稳定至负160℃，且降温后的衬底温度均匀性佳，镀膜效果好。

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备领域，具体涉及一种快速冷却的镀膜样品台装置及其应用。

背景技术

真空镀膜，是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发或溅射方式蒸发镀膜材料并使之气化，粒子飞至基底表面凝聚成膜的工艺方法。物理过程包括：沉积材料蒸发或升华为气态粒子，气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送，气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜，薄膜原子重构或产生化学键合。真空镀膜使用的蒸发源主要有电阻加热、电子束加热、高频感应加热、电弧加热和激光加热等五大类。电子束蒸发是真空蒸镀技术中一种成熟且主要的镀膜方法，具有制备高纯薄膜、蒸镀速率快的特点。

薄膜的性质来自薄膜本身的特殊结构。基底温度是影响薄膜的结构与性能的关键因素之一。薄膜的形成始于成核，由于电子束蒸发速率快，对于低熔点类的金属或化合物原子迁移率大，临界核的尺寸变大，在基底温度很低时，临界核可能是原子对，这是因为在核心长大的过程中，需要吸纳扩散来的单个原子也会通过气相或通过表面扩散的途径转移到大核心中去，较低的基底温度会降低原子迁移率，更有利于形成稳定核，可以抑制原子之间和小核心的扩散，使细小的核心来不及扩散从而实现合并就被沉积下来的原子所覆盖，从而抑制三维岛状核心的形成，抑制晶核的长大过程；以此形成晶粒细小、表面平整的薄膜。

目前，现有的真空镀膜设备样品台还存在着一些不足的地方：通常用于真空镀膜的样品台为室温与高温加热装置，而不能实现样品台基底温度的降温冷却处理，一定程度上影响了一些低熔点金属或化合物薄膜样品的制备。为此，需要设计新的技术方案给予解决。

现有技术中，申请号为2020211260003的实用新型专利公开了一种便携式变温样品台装置，在其样品台腔体内部在位于样品台下底面内侧贴合设置有温度调节装置，样品台腔体内部在该温度调节装置上方设有冷却装置，运用该装置能够对样品进行温度调节，满足不同基材对镀膜时温度的需求。

但是，上述现有技术还存在如下问题：上述冷却装置采用的是水冷管，水冷管通过水冷管固定支架固定设置在样品台腔体内，这种结构虽然能够满足一定程度的低温条件镀膜的需求，但是，对于一些超低温条件下的镀膜，例如采用液氮为冷却介质的情况，上述结构则无法适用。这是由于液氮沸点在-196.56℃，汽化时大量吸热而导致接触的材料降温快速，而这种快速冷却则很容易导致衬底表面温度的均匀性较差，从而影响镀膜效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够适用于超低温介质液氮冷却条件下的快速冷却的镀膜样品台装置及其应用，能够在小于1.2个小时内温度下降并稳定至负160℃，且降温后的衬底温度均匀性佳，镀膜效果好。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种快速冷却的镀膜样品台装置，其特征在于，包括冷却台、样品台及升降部、传动部；

所述冷却台下方设置有样品挡板，样品挡板通过相应连接件与冷却台在竖直方向上相对固定连接，并能够在外力作用下实现其在冷却台正下方与偏离冷却台正下方两处位置的切换；

所述冷却台内设置有冷却介质容纳腔，并由一传输管通至冷却介质容纳腔内，所述传输管与冷却台固定连接，且传输管向外延伸连通至外部冷源；所述冷却台的底端位于冷却介质容纳腔的下方开有一开口朝下的样品槽，所述样品槽内设置有样品台，样品台以能够沿水平方向滑动的方式设置于样品槽内，样品台的下端面作为用于固定样品的工作面；