[发明专利]一种有机分子的真空沉积方法

摘要

本发明涉及材料制备领域，一种有机分子的真空沉积方法，将高纯氮气从进气口通入，流量典型值为5.0SLM，将溶液从液体入口通入，流量典型值为20mL/Min；在外管和内管之间施加电压，使得溶液中的部分待沉积分子成为离子形式，溶液形成雾化液滴，调节电压，调整挡板旋转，改变挡板与凹槽相对位置，控制喷射束流；调节电喷雾装置位置，调整通过毛细管进入真空腔体的雾化液滴数量；液滴中的待沉积分子的离子包和杂质通过离子聚束器I；待沉积分子的离子包和杂质通过离子聚束器II，离子束进一步汇聚；离子包和杂质到达静电偏向器；经过荷质比选择，带电杂质被偏转并与四极质量过滤器的极板碰撞而被过滤，最终只有待沉积分子的离子包到达衬底表面。

主权项

1.一种有机分子的真空沉积方法，有机分子的真空沉积装置主要包括电喷雾装置(1)、位移台(2)、毛细管(3)、真空腔体(4)、离子聚束器I(5)、离子聚束器II(6)、静电偏向器(7)、四极质量过滤器(8)和样品台(9)，xyz为三维坐标系，电喷雾装置(1)安装在位移台(2)上能够三维移动，所述真空腔体(4)为两段圆柱形真空腔呈90度连接而成、且具有初始端和末端，所述离子聚束器I(5)、离子聚束器II(6)、静电偏向器(7)、四极质量过滤器(8)、样品台(9)依次均位于真空腔体(4)内，静电偏向器(7)位于真空腔的转角处，四极质量过滤器(8)具有极板，样品台(9)上具有衬底，所述真空腔体(4)连接有多个真空泵组，使得在离子聚束器I(5)处真空度1.0mbar、在离子聚束器II(6)处真空度4×10‑2mbar、在静电偏向器(7)处真空度1×10‑5mbar、在四极质量过滤器(8)处真空度1×10‑7mbar；所述真空腔体(4)的初始端连接有毛细管(3)，电喷雾装置(1)产生的液滴能够通过所述毛细管(3)进入真空腔体(4)，液滴中大部分溶剂被真空泵组抽出真空腔体(4)外，液滴中的待沉积分子的离子包和带电杂质依次通过离子聚束器I(5)、离子聚束器II(6)到达静电偏向器(7)，在静电偏向器(7)中待沉积分子的离子包和带电杂质被偏转90度后，到达四极质量过滤器(8)，而中性杂质不会被偏转；在四极质量过滤器(8)中经过荷质比选择，带电杂质被偏转并与四极质量过滤器(8)的极板碰撞而被过滤，最终仅有待沉积分子的离子包到达样品台(9)上的衬底表面；电喷雾装置(1)由外管(1‑1)、内管(1‑2)、挡板(1‑3)、进气口(1‑4)、液体入口(1‑5)组成，所述外管(1‑1)和内管(1‑2)均为圆柱形，外管(1‑1)的内径为3000微米，内管(1‑2)的外径为2700微米，所述外管(1‑1)和内管(1‑2)为同轴嵌套构型，外管(1‑1)和内管(1‑2)之间为液体通道，进气口(1‑4)和液体入口(1‑5)分别连接外管(1‑1)外壁并与液体通道连通，外管(1‑1)内壁具有分散的沿外管轴向的形状完全相同的凹槽，能够增大局域电场；离子聚束器I(5)将真空腔体(4)分为真空段I(4‑1)和真空段II(4‑2)，离子聚束器I(5)位于真空腔体(4)起始端一侧的真空段I(4‑1)中，离子聚束器II(6)位于真空段II(4‑2)起始端一侧的真空段II(4‑2)中，离子聚束器I(5)由三十块厚度为一毫米的金属环形电极组成，相邻金属环形电极用一毫米厚的绝缘片隔开，环形电极的内径从五十毫米到五毫米线性递减；离子聚束器II(6)由六十个金属环形电极组成，相邻金属环形电极用二毫米厚的绝缘片隔开，其中前十个环形电极内径三十毫米，后五十个环形电极的内径从三十毫米到二毫米线性递减；所述挡板(1‑3)为直径2900微米的圆形金属板，且与所述内管(1‑2)的一侧端口同心，并将所述内管(1‑2)的一侧端口密封，挡板(1‑3)边缘具有形状相同的缺口，相邻的所述缺口之间的间距一致，挡板(1‑3)能够绕外管(1‑1)和内管(1‑2)的轴线旋转，以控制喷射束流；所述外管(1‑1)内壁的凹槽的数量为四到十二个，凹槽断面形状为半圆形或正方形或三角形，挡板(1‑3)上缺口的数量为四到十二个，缺口形状为半圆形或正方形或三角形，所述半圆形的半径范围30微米到50微米，所述正方形的边长范围40微米到60微米，所述三角形边长范围30微米到60微米，其特征是：所述一种有机分子的真空沉积方法的步骤为：一.将高纯氮气从电喷雾装置(1)的进气口(1‑4)通入，流量典型值为5.0SLM，SLM为标准气体每升/分钟，同时将包含待沉积分子的溶液从电喷雾装置(1)的液体入口(1‑5)通入，流量典型值为20mL/M(毫升/分钟)；二.在电喷雾装置(1)的外管(1‑1)和内管(1‑2)之间施加电压，电压范围2000V到6000V，使得溶液中的部分待沉积分子成为离子形式，并且溶液在电喷雾装置(1)出口形成雾化的液滴，调节电压以能够调整液体喷雾的形状，调整挡板(1‑3)的位置使其绕外管(1‑1)和内管(1‑2)的轴线旋转，改变挡板(1‑3)上的缺口与外管(1‑1)上的凹槽之间的相对位置，以能够控制喷射束流；三.通过位移台(2)调节电喷雾装置(1)位置，以能够调整通过毛细管(3)进入真空腔体(4)的雾化的液滴的数量；四.进入真空腔体(4)的液滴中大部分溶剂被真空泵组抽出真空腔体(4)外，液滴中的待沉积分子的离子包和杂质通过离子聚束器I(5)，离子聚束器I(5)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，驱动频率为300kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势线性递减，使得离子束达到汇聚的效果；五.待沉积分子的离子包和杂质等通过离子聚束器II(6)，离子聚束器II(6)的第一个环形电极和最后一个环形电极上只施加直流电势，其他环形电极上施加直流及交流电势，且相邻环形电极上施加的交流电势的相位相反，驱动频率为500kHz，通过分压器加到每一个环形电极上的直流电势线性递减，使得离子束进一步汇聚；六.离子包和杂质到达静电偏向器(7)，在静电偏向器(7)中待沉积分子的离子包和带电杂质被偏转90度后到达四极质量过滤器(8)，中性杂质不会被偏转而被过滤；七.在四极质量过滤器(8)中经过荷质比选择，通过调节施加在四极质量过滤器(8)的极板上的电压，使得带电杂质被偏转并与四极质量过滤器(8)的极板碰撞从而被过滤，最终只有待沉积分子的离子包到达样品台(9)上的衬底表面。