The invention provides a device and a method for in-situ preparation of high flux thin films and in-situ micro-nano processing, belonging to the technical field of high flux preparation of thin film materials and micro-nano processing. The device consists of a substrate, a laser, a heater, a coating device, a gel flick chamber and an electron beam exposure chamber. The thin film sample is heated by laser in vacuum or atmosphere, the laser is irradiated vertically, and the energy is adjusted by the system settings. High throughput thin film samples with continuous composition distribution and thickness gradient distribution were prepared by laser pulse deposition using a mask. The high-throughput samples are continuously distributed in the transverse component and the longitudinal thickness gradient distribution. Then a layer of electrode layer is deposited by laser pulse deposition, and then transferred to another chamber by in-situ transport and then to the electron beam exposure chamber for photosensitive glue exposure. Patterned high-throughput films are obtained in situ. The invention can realize the preparation of high-throughput thin films, the preparation of micro-nano patterns and provide in-situ high-throughput samples for subsequent electrical measurements.
【技术实现步骤摘要】
原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置及方法
本技术方案属于薄膜材料高通量制备、微纳加工领域,具体涉及一种原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置及方法。
技术介绍
高通量制备是指在短时间内完成大量样品的制备,即在一块基体上通过工艺设计完成大量不同成分材料的同时制备。随着工业的不断发展,目前现有的“试错法”材料研发模式己经跟不上时代对新材料的需求,研发模式的改革迫在眉睫。目前高通量制备技术主要采用掩膜法和共沉积法,这两种方法都可以得到成分或者厚度连续分布的薄膜材料。探究双变量的装置和技术虽然有,但是同时探究成分和厚度双变量的装置和技术却没有。电子束曝光指使用电子束在表面上制造图样的工艺,是光刻技术的延伸应用。电子束曝光的精度可以达到纳米量级。传统大多数薄膜制备完成之后,直接取出,然后再转移至电子束曝光腔体中进行微纳加工和图样制备。针对高通量薄膜的制备与要求,高通量薄膜样品会直接暴露在空气中,由于空气存在氧气、水蒸气等易影响薄膜本征性能和表面物质。这样,暴露在大气后,高通量薄膜的本征性质会受到很大的影响,后续的高通量输运测量也将受到这种不可控因素的干扰,从而降低了高通量薄膜制备与测量优势。因此本工作通过中间转移腔体将高通量薄膜制备腔与高通量电子束曝光腔体联接可以完成高通量薄膜的原位曝光。并且由于不同成分厚度的高通量薄膜从制备到表征都是完全一致的条件和环境,可以达到真正的控制其他不可控外界变量,定性的对比成分和厚度的影响。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术旨在解决上述现有技术中存在的问题,提供一种原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置及方法,通过设计特定的掩 ...
【技术保护点】
1.一种原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:包括基体(1)、激光器(2)、加热器(3)、镀膜设备(4)、甩胶腔体(5)和电子束曝光腔(6),基体(1)置于镀膜设备(4)的样品台(7)上,激光器(2)和加热器(3)分别连接镀膜设备(4),镀膜设备(4)和电子束曝光腔(6)之间设置甩胶腔体(5)。
【技术特征摘要】
1.一种原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:包括基体(1)、激光器(2)、加热器(3)、镀膜设备(4)、甩胶腔体(5)和电子束曝光腔(6),基体(1)置于镀膜设备(4)的样品台(7)上,激光器(2)和加热器(3)分别连接镀膜设备(4),镀膜设备(4)和电子束曝光腔(6)之间设置甩胶腔体(5)。2.根据权利要求1所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述镀膜设备(4)采用三靶位,基体(1)位于镀膜设备(4)的被溅射靶位的正前方,基体(1)和被溅射靶位之间有掩膜板一和掩膜板二,掩膜板一上开有窗口一和窗口二,甩胶腔体(5)中有旋转加热台(10)和机械喷涂枪(11)。3.根据权利要求1所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述电子束曝光腔(6)内置扫描电子束显微镜探测头。4.根据权利要求1所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述加热器(3)使样品台(7)背面受热,使样品升温,并且保证样品各处温度相同。5.根据权利要求2所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述掩膜板一控制薄膜成分横向连续分布,掩膜板二控制薄膜厚度竖直方向台阶分布。6.根据权利要求2所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述样品台(7)设计成长条突出型,基体(1)与样品台(7)的长条截面完全贴合;基体(1)尺寸为10*10mm,样品台(7)的长条截面尺寸为10*10mm。7.根据权利要求1所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置,其特征在于:所述甩胶腔体(5)与镀膜设备(4)之间通过插板一(8)连通,甩胶腔体(5)与电子束曝光腔(6)之间通过插板二(9)连通,其中甩胶腔体(5)一直保持真空状态,真空度与镀膜设备(4)相同。8.采用权利要求1-7所述的原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置的方法,其特征在于:包括步骤如下:S1:衬底基体清洗干净,将基体(1)放入镀膜设备(4)腔体中,采用PLC自动控制掩膜板一和掩膜版二移动,使薄膜样品在横向上成分梯度分布,在纵向上厚度梯度分布,薄膜制备完成后再换靶位溅射一层电极层;S2:将具有成分梯度和厚度梯度分布的薄膜,通过自动机械化手段原位输运至甩胶腔体(5)中进行甩负胶,再输运至电子束曝光腔(6)中进行原位获得制有图案的高通量薄膜,用...
【专利技术属性】
技术研发人员:苗君,姜勇,王守国,刘瑞雯,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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