[发明专利]一种磁控溅射镀膜装置及方法、纳米颗粒的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及镀膜领域，尤其涉及一种磁控溅射镀膜装置及磁控溅射镀膜方法、纳米颗粒的制备方法。

【背景技术】

磁控溅射是物理气相沉积的一种，可用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料。

磁控溅射法是将待镀基底置于真空室中，并通入工作气体(氩气、氧气和氮气等)，当在溅射阴极(靶材)、阳极(基底)间通电时，让阴极为负电位，由于高压电场的作用使工作气体分子电离，形成等离子体，以氩气为例，氩气在高压电场作用下电离形成带正电的氩粒子和电子，带正电的氩粒子将在电场的加速下，高速向阴极靶材表面撞击，将靶材表面的金属离子击出，金属离子在正交电磁场中的运动轨迹为摆线，其逐渐沉积在待镀基底表面形成薄膜。

一般的磁控溅射镀膜装置只能对平面基底进行镀膜，仅少数技术能够对曲面基底进行镀膜。如公开号为CN101418432B的中国发明专利《一种高功率平面磁控溅射阴极》，根据其公开内容，该方法是传统的磁控溅射镀膜方式，通过溅射靶材实现对基底的镀膜，该溅射方式要求基底形状为平面状，如线状的基底则无法通过该方式进行均匀镀膜。

又如公开号为CN105256281A的中国发明专利《磁控溅射镀膜装置及其靶装置》，根据其公开内容，该磁控溅射镀膜装置能让离子均匀撞击在靶材上面，使靶材整面均匀消耗掉，不会出现靶材两端消耗比中间消耗快的情况，并且镀膜均匀。但该技术还是只能对平面进行镀膜，无法对线状或者其他特殊形状的基底进行镀膜。

公开号CN104878361A的中国发明专利《磁控溅射镀膜设备》，根据其公开内容，该发明使用非平衡磁场和特殊的气路补偿，解决了现有技术使用均匀磁场和均匀气路导致镀膜不均匀的问题，提高了镀膜工艺的可重复性，使各个基板的镀层相同。但该技术同样适用于平面基底的镀膜。

【发明内容】

为克服目前磁控溅射镀膜装置无法对线状的基底进行镀膜的缺点，本发明提出了一种新的磁控溅射镀膜装置及方法，本发明还提供了一种纳米颗粒的制备方法。

本发明提供一种解决上述技术问题的技术方案：一种磁控溅射镀膜装置，包括同轴设置的圆筒状的磁钢装置、圆筒状的溅射阴极和圆筒状的靶材，圆筒状靶材设置在圆筒状溅射阴极内表面，磁钢装置设置在圆筒状溅射阴极外表面以在靶材内表面形成了一封闭磁场,基底设置在靶材轴心位置处,溅射阴极上加载电压产生电场，靶材在电场和磁场的作用下溅射产生的纳米颗粒沉积在基底上形成薄膜。

优选地，所述磁钢装置包括多个环状的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体同轴相间排列，且靠近轴心侧的磁极极性相反。

优选地，在溅射过程中，所述靶材相对于溅射阴极可移动。

优选地，基底设置在靶材轴心位置处。

优选地，所述基底为线状，且可定向移动。

优选地，进一步包括监测机构和调速机构，监测机构监测影响溅射速度的参数，根据影响溅射速度的参数调节基底的移动速度。

优选地，进一步包括设置在靶材两端的上风端和下风端，下风端处设置有分散液装置，从上风端处进入磁控溅射镀膜装置内的气体带动靶材溅射产生的纳米颗粒定向移动至分散液装置中。

本发明还提供一种磁控溅射镀膜方法包括以下步骤：提供一圆筒状的靶材；在靶材内表面提供一封闭磁场；提供一在靶材径向方向上具有分量的电场，或在靶材入口设置一离子/电子发射装置；将基底放置在靶材轴心处进行镀膜，靶材在磁场和电场的作用下溅射产生的纳米颗粒沉积在基底上形成薄膜。

优选地，所述封闭磁场由一圆筒状磁钢装置产生，靶材与磁钢装置同轴设置，且靶材位于磁钢装置内，所述磁钢装置包括多个环状的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体同轴相间排列，且靠近轴心侧的磁极极性相反

优选地，所述基底为线状，且可定向移动。

本发明还提供一种纳米颗粒的制备方法，其包括步骤：提供一圆筒状的靶材；在靶材内表面提供一封闭磁场；提供一在靶材径向方向上具有分量的电场；在圆筒状靶材一端设置一分散液装置；基底设置在靶材轴心位置处,靶材在电场和磁场的作用下发生溅射，靶材溅射的纳米颗粒部分沉积在基底上形成薄膜，未沉积在基底上的纳米颗粒落入分散液装置中。

与现有技术相比，本发明中磁控溅射镀膜装置具有如下优点：