专利名称：导流型热蒸发沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明属于热蒸发薄膜制备领域，具体涉及一种热蒸发沉积薄膜所用的导流型热
蒸发沉积装置。
背景技术：
热蒸发是薄膜制备的一种最基本和最常用的方法。因它具有较高的沉积速率和较高的薄膜质量等优点，在薄膜制备领域中有着非常广泛的应用。但通常热蒸发均采用蒸汽由下方往上方沉积的方式进行，不适用于对一些需要蒸汽由上方往下方沉积的应用场合。
发明内容
现有技术中热蒸发不适合蒸汽由上方往下方沉积的应用领域，本发明提供一种导流型热蒸发沉积装置，适用于需要在下方固定样品的热蒸发气相沉积，可满足特定领域的需要。 本发明的一种导流型热蒸发沉积装置，其特点是，所述的装置包括加热炉、导流管以及导流管加热罩；所述的加热炉以中心轴为中心，通过由内向外依次设置的加热丝架、内保温筒和外保温筒构成；采用上下相对应设置的第一圆形瓷环和第二圆形瓷环作骨架，在第一圆形瓷环和第二圆形瓷环圆周上相对应设有均匀分布的数个小孔，通过加热丝上下对穿连接成一个圆筒形的加热丝架；在加热丝架内设置有蒸发舟；在所述的两个圆形瓷环和加热丝架的外围设置有内保温筒。 在所述的第二圆形瓷环下方设置同轴心的加热丝架支撑座，加热丝架通过均匀分布的三根对穿第一圆形瓷环和第二圆形瓷环的长固定螺杆固定在加热丝架支撑座上，长固定螺杆的两端均设有外螺纹，长固定螺杆的一端与加热丝支撑架连接，另一端与导流管底座基座连接，长固定螺杆在穿过所述的两个圆形瓷环的部位均通过螺母固定两个圆形瓷环之间的相对距离；在加热丝架支撑座上设置有固定温度探头的中心固定孔，温度探头通过中心固定孔设置于蒸发舟底部，并与蒸发舟接触；在加热丝架支撑座与长固定螺杆的外围设置有外保温筒； 在加热丝架支撑座下方连接有中心轴，中心轴的一端穿过加热炉与热丝架支撑座固定连接，另一端与底座法兰连接，将加热炉固定设置在底座法兰上；底座法兰上开有两孔引出两根金属管作为进水管和出水管，进水管和出水管的一端与底座法兰密封连接，另一端分别与外保温筒相连接。 所述的中心轴、第一圆形瓷环、第二圆形瓷环、加热丝架支撑座、蒸发舟均为同轴心设置。 所述的导流管包括导流管底座、导流管管道和导流管喷头帽，导流管底座包括导流管底座基座和导流管底座接头，导流管外围设有导流管加热罩。导流管底座基座与加热炉中蒸发舟的蒸发口密封固定连接，导流管底座基座上设有通孔，导流管底座基座通过通孔与内螺纹柱子一端连接，内螺纹柱子的另一端与加热炉内的长固定螺杆连接。
导流管管道一端与导流管底座接头固定连接，导流管管道的另一端设有外螺纹接头，喷头帽设置在外螺纹接头上。导流管加热罩壳体上设有环绕的加热丝，还设有用于加热丝的固定和与壳体绝缘的开槽盘头螺钉、螺母和绝缘柱，导流管加热罩的底板开有孔用以伸出喷头帽，喷头帽开有出孔。 所述的蒸发舟采用氮化硼或石英材料，蒸发舟的形状为一端开口的圆柱形。
导流管管道的内径为4mm 6mm，喷头帽出孔的孔径小于导流管管道的内径。
导流管管道中段设有基准点，导流管加热罩内相对应基准点的部位设有用以标示和固定喷头帽出孔的喷射角度的角度标尺。
所述的内保温筒采用聚四氟乙烯材料。 本发明的装置工作时，需配以温度测量控制仪，配以真空室和真空机组，整个装置须在真空环境下工作。为了减小热量的损失，在两圆形瓷环之间和加热丝外围设有圆柱形聚四氟乙烯材料的内保温筒，将加热丝完全包覆其中。为了解决加热丝架的强度和固定问题，设置了一个圆形金属加热丝架支撑座。长固定螺杆的设置不仅用来固定两圆形瓷环间的距离，也提高了整个加热丝架的强度。由于整个加热炉需要在真空中使用，需要通过真空法兰来密封和内外连接加热和测控的电路连线，把整个加热炉设置在一个真空法兰上。
为了减小加热炉的热辐射对外界的影响，在整个加热丝架的外部设置了一个外保温筒，从底座法兰上引出两根金属管道作为进水管和出水管，同时两根水管起到支撑和托起外保温筒的作用，整个加热丝架放入外保温筒之内并完全罩在其中。使用时通以循环水用以加热炉的水冷。蒸发口通过聚四氟乙烯垫片与导流管底座密封，设置的三个内螺纹柱子，其一端紧旋于加热炉内固定长螺杆上，另一端作为与导流管底座密封固定的内螺纹。
导流管底座的外螺纹接头与导流管的连接螺母和球形接头匹配并通过螺纹固定，同时也通过它们之间螺纹的旋转来调整喷头的角度。根据沉积工艺的需要喷头帽可以更换为不同的中心孔径的喷头帽。为了防止蒸发原料在导流管上的冷凝，导流管也需要保持一定的温度，将导流管完全置于由加热丝环绕的加热罩内，可有效控制加热罩内的温度使导流管的温度恒定。加热丝通过多个设置在外壳上绝缘柱环绕数圈，开槽盘头螺钉配以螺母固定住加热丝，使用绝缘柱与壳体绝缘。 本发明导流型热蒸发沉积装置适用于需要在下方固定样品的热蒸发气相沉积。如在盘内运动的微球采用热蒸发气相沉积实现其表面均匀涂层的情况。也可以通过两个或两个以上的组合配置实现两种或两种以上材料的化学气相沉积。如果配备高性能的温度测控仪，可达到较高的蒸发温控精度，同时由于蒸汽流是由小孔引出，蒸汽流更集中，可以获得更高的沉积速率。
下面结合附图对本发明作详细描述。 图1为本发明的导流型热蒸发沉积装置整体外形示意图 图2为本发明的导流型热蒸发沉积装置的整体结构示意图 图3a为本发明中的加热丝骨架圆形瓷环的A-A剖面图 图3b为本发明中的加热丝骨架圆形瓷环的俯视图 图4为本发明导流型热蒸发沉积装置中的导流管主视图
图5为本发明导流型热蒸发沉积装置中的导流管底座主视图
图6为本发明导流型热蒸发沉积装置中的导流管加热罩主视图
图中1.底座法兰 2.第一螺母 3.加热丝架支撑座 4.温度探头 5.加热 丝架 6.蒸发舟 7.内保温筒 8.外保温筒 9.固定长螺杆 10.固定螺母ll.第一 圆形瓷环12.内螺纹柱子13.固定螺钉31.第二圆形瓷环15.导流管16.导流管 管道 17.外螺纹接头 18.球形接头 19.连接螺母 20.喷头帽 21.导流管底座基 座 22.导流管底座接头 23.通孔 24.底板 25.导流管加热罩 26.开槽盘头螺钉 27.第二螺母28.绝缘柱29.盖子30.出孔32.加热炉 33.中心轴 34.基准点
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述 图1为本发明的导流型热蒸发沉积装置整体外形示意图，图中加热炉32通过中心 轴33固定设置在底座法兰1上，设置在加热炉32顶端的导流管底座基座21通过连接螺母 19与导流管15固定连接，导流管15的顶端设置有喷头帽20。 图2 6中，本发明的一种导流型热蒸发沉积装置，包括加热炉32、导流管15以及 导流管加热罩25 ;所述的加热炉32以中心轴33为中心，通过由内向外依次设置的加热丝 架5、内保温筒7和外保温筒8构成。采用上下相对应设置的第一圆形瓷环11和第二圆形 瓷环31作骨架，在第一圆形瓷环11和第二圆形瓷环31圆周上相对应设有均匀分布的数个 小孔，通过加热丝上下对穿连接成一个圆筒形的加热丝架5。加热丝架5两端与底座法兰1 上设置的两个加热电极连接，在加热丝架5内设置有一个石英材料的蒸发舟6，蒸发舟6的 形状为一端开口的圆柱形。在所述的两个圆形瓷环和加热丝架的外围设置有内保温筒7，内 保温筒7采用聚四氟乙烯材料制成。 在所述的第二圆形瓷环31下方设置同轴心的加热丝架支撑座3，加热丝架5通过 均匀分布的三根对穿第一圆形瓷环11和第二圆形瓷环31的长固定螺杆9固定在加热丝架 支撑座3上，长固定螺杆9的两端均设有外螺纹，长固定螺杆9的一端与加热丝支撑架3连 接，另一端与加热炉顶部设置的导流管底座基座21连接，长固定螺杆9在穿过所述的两个 圆形瓷环的部位均通过所设固定螺母10固定两个圆形瓷环之间的相对距离，同时也提高 了加热丝架5的强度。在加热丝架支撑座3上设置有固定温度探头4的中心固定孔，温度 探头4通过中心固定孔设置于蒸发舟6的底部，并与蒸发舟6的底部接触，用于测控加热温 度。温度探头4与还底座法兰1相应的电极连接。在加热丝架支撑座3与长固定螺杆9的 外围设置有外保温筒8。 在加热丝架支撑座3下方连接有中心轴33，中心轴33的一端穿过加热炉32与热 丝架支撑座3固定连接，另一端通过外螺纹头与底座法兰1连接，通过第一螺母2将加热 炉33固定设置在底座法兰1上；底座法兰1上开有两孔引出两根金属管作为进水管和出水 管，进水管和出水管的金属管道一端外壳与底座法兰1焊接密封连接，另一端分别与外保 温筒8相连接，并起到支撑和托起外保温筒8的作用，用以加热炉32的水冷。在底座法兰 l上还设置有电极。 所述的中心轴33、第一圆形瓷环11、第二圆形瓷环31、加热丝架支撑座3、蒸发舟 6均为同轴心设置。
所述的导流管包括导流管底座、导流管管道16和导流管喷头帽20，导流管底座包 括导流管基座21和导流管底座接头22，导流管15外围设有导流管加热罩25 ;导流管15完 全置于导流管加热罩25内；导流管底座基座21与加热炉的蒸发舟6的蒸发口密封固定连 接，导流管底座基座21上设有三个均匀分布的通孔23，内螺纹柱子12的一端通过三个通孔 23和固定螺钉13与导流管底座基座21连接，内螺纹柱子12的另一端紧旋于加热炉32内 的长固定螺杆9上，内螺纹柱子12共设置有三个，并与所述三个通孔23对应。
导流管管道16 —端的连接螺母19和球形接头18匹配并通过螺纹与导流管底座 接头22固定连接，导流管管道16的另一端设有外螺纹接头17，喷头帽20通过内螺纹拧紧 在外螺纹接头17上；导流管加热罩25的壳体上设有环绕的加热丝，还设有用于加热丝的 固定和与壳体绝缘的开槽盘头螺钉26、螺母27和绝缘柱28，导流管加热罩的上面设有盖子 29，底板24开有孔用以伸出喷头帽20，喷头帽20上开有出孔30。 本发明中导流管管道16的内径为5mm，喷头帽20的出孔30的孔径小于导流管管 道16的内径。 导流管管道16中段设有基准点34，导流管加热罩25内相对应基准点34的部位设 有用以标示和固定喷头帽出孔的喷射角度的角度标尺。
权利要求
一种导流型热蒸发沉积装置，其特征在于所述的装置包括加热炉、导流管以及导流管加热罩；所述的加热炉以中心轴为中心，通过由内向外依次设置的加热丝架、内保温筒和外保温筒构成；采用上下相对应设置的第一圆形瓷环和第二圆形瓷环作骨架，在第一圆形瓷环和第二圆形瓷环圆周上相对应设有均匀分布的数个小孔，通过加热丝上下对穿连接成一个圆筒形的加热丝架；在加热丝架内设置有蒸发舟；在所述的两个圆形瓷环和加热丝架的外围设置有内保温筒；在所述的第二圆形瓷环下方设置同轴心的加热丝架支撑座，加热丝架通过均匀分布的三根对穿第一圆形瓷环和第二圆形瓷环的长固定螺杆固定在加热丝架支撑座上，长固定螺杆的两端均设有外螺纹，长固定螺杆的一端与加热丝支撑架连接，另一端与导流管底座基座连接；长固定螺杆在穿过所述的两个圆形瓷环的部位均通过螺母固定两个圆形瓷环之间的相对距离；在加热丝架支撑座上设置有固定温度探头的中心固定孔，温度探头通过中心固定孔设置于蒸发舟底部，并与蒸发舟接触；在加热丝架支撑座与长固定螺杆的外围设置有外保温筒；在加热丝架支撑座下方连接有中心轴，中心轴的一端穿过加热炉与加热丝架支撑座固定连接，另一端与底座法兰连接，将加热炉固定设置在底座法兰上；底座法兰上开有两孔引出两根金属管作为进水管和出水管，进水管和出水管的一端与底座法兰密封连接，另一端分别与外保温筒相连接；所述的中心轴、第一圆形瓷环、第二圆形瓷环、加热丝架支撑座、蒸发舟均为同轴心设置。所述的导流管包括导流管底座、导流管管道和导流管喷头帽，导流管外围设有导流管加热罩；导流管底座基座与加热炉蒸发舟的蒸发口密封固定连接，导流管底座基座上设置有通孔，导流管底座基座通过通孔与内螺纹柱子一端固定连接，内螺纹柱子另一端与加热炉内的长固定螺杆连接；导流管管道一端与导流管底座接头固定连接，导流管管道的另一端设有外螺纹接头，喷头帽设置在外螺纹接头上；导流管加热罩壳体上设有环绕的加热丝，还设有用于加热丝的固定和与壳体绝缘的开槽盘头螺钉、螺母和绝缘柱，导流管加热罩的底板开有孔用以伸出喷头帽，喷头帽开有出孔。
2. 根据权利要求1所述的导流型热蒸发沉积装置，其特征在于所述的蒸发舟采用氮化硼或石英材料，蒸发舟的形状为一端开口的圆柱形。
3. 根据权利要求1所述的导流型热蒸发沉积装置，其特征在于导流管管道的内径为4mm 6mm，喷头帽出孔的孔径小于导流管管道的内径。
4. 根据权利要求1所述的导流型热蒸发沉积装置，其特征在于导流管管道中段设有基准点，导流管加热罩内相对应基准点的部位设有用以标示和固定喷头帽出孔的喷射角度的角度标尺。
5. 根据权利要求1所述的导流型热蒸发沉积装置，其特征在于所述的内保温筒采用聚四氟乙烯材料。
全文摘要
本发明公开了一种导流型热蒸发沉积装置，本发明的装置含有加热炉、导流管、导流管加热罩。加热炉由加热丝架、内保温筒和外保温筒组成，蒸发舟置于加热丝架内。在加热炉中的加热丝支撑座下方连接有中心轴，加热炉通过中心轴与底座法兰固定连接。导流管与蒸发舟的蒸发口密封连接，导流管置于导流管加热罩内。当蒸发舟内的材料受热蒸发的时候，由于内外压差的作用，蒸气会沿导流管向外流动，由于导流管的导向作用，可实现蒸气由上至下喷出。本发明的装置也可以通过两个或两个以上的组合配置实现两种或两种以上材料的化学气相沉积。解决了需要在下方固定样品的热蒸发气相沉积问题。本发明的装置中蒸汽流更集中，可以获得更高的沉积速率。
文档编号C23C14/24GK101760723SQ20091021647
公开日2010年6月30日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者刘一扬, 张占文, 李波, 漆小波, 陈素芬, 魏胜, 黄勇 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心