一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的制作方法

本实用新型涉及材料合成领域，特别是涉及一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置。

背景技术：

材料高通量实验要求在短时间内完成大量样品的制备与表征，其核心的思想是将传统材料研究中采用的顺序迭代方法改为并行处理，以量变引起材料研究效率的质变。作为“材料基因组技术”三大要素之一，高通量实验扮演着承上启下的关键角色。高通量组合材料芯片技术是在一块较小的基片上同时集成生长成千上万乃至上百万种不同组分、结构和性能的材料，并通过自动扫描式或并行式快速表征技术获得材料成分、结构和性能等关键信息，快速构建多元材料相图或材料数据库，从中快速筛选出性能优良的材料或快速找到材料的“组分-结构-性能”关联性，以此提高材料研发的效率。

高通量组合材料芯片的制备过程通常分为“组合”和“成相”两个步骤，其中“组合”是将不同组成的材料按照一定顺序和组合比例规律进行顺序堆叠，然后通过分别采取低温和高温热处理的方式使材料发生均匀混合和成相的过程。传统的高通量方法通常为{AAABBBCCCDDD}式组合，会形成层状堆叠或者混合不均匀等缺点；本技术利用梯度分布{ABCDABCDABCD}式组合，一次性成相，能达到原子级别的混合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置，包括：设置于真空室内的激光发射器、激光控制器、多个靶材及基板；其中，激光发射器发射指定强度的激光射线，激光控制器接收激光射线，并控制激光射线分时的投射到每一靶材上，以使靶材的原子溅射到基板上。

其中，激光控制器包括第一反射镜、驱动器及与靶材数量相等的设置于指定位置的第二反射镜，激光发射器以指定角度向第一反射镜发射激光射线，驱动器连接第一反射镜，用以控制改变第一反射镜的位置，并使激光射线经第一反射镜反射射出后分时投射到不同的第二反射镜上，激光射线经不同的第二反射镜反射射出后投射到不同的靶材上。

其中，激光控制器包括第一反射镜、第二反射镜及驱动器，激光发射器以指定角度向第一反射镜发射激光射线，激光射线经第一反射镜反射射出后第二反射镜上，驱动器连接第二反射镜，用以驱动改变第二反射镜的位置，并使激光射线从第二反射镜反射射出后，分时的投射到不同的靶材上。

其中，驱动器控制第二反射镜移动的方式为沿第一反射镜反射射出的光路方向；或者设置与靶材数量相等的第二反射镜，驱动器控制多个第二反射镜移动，以使激光射线经第二反射镜其中一者反射后，分时的投射到对应的一个靶材上，驱动器控制多个第二反射镜移动的方式包括控制第二反射镜平移和及控制第二反射镜转动。

其中，激光控制器包括第一反射镜、第二反射镜及驱动器，激光发射器以指定角度向第一反射镜发射激光射线，激光射线经第一反射镜反射射出后第二反射镜上，驱动器连接多个靶材，用以控制移动靶材的位置，以使激光射线分时的投射到不同的靶材上。

其中，激光控制器还包括一聚光镜，聚光镜设置于第二反射镜和靶材之间，第二反射镜反射的激光射线经聚光镜汇聚后投射到靶材上。

其中，激光控制器包括第一反射镜、第二反射镜、聚光镜及驱动器，激光发射器以指定角度向第一反射镜发射激光射线，激光射线经第一反射镜反射射出后第二反射镜上，经第二反射镜反射后投射到聚光镜，驱动器连接聚光镜，用以控制聚光镜移动，或者通过一转盘控制聚光镜转动至指定角度，以使激光射线分时的投射到不同的靶材上。

其中，激光控制器包括第一反射镜、第二反射镜、聚光镜及驱动器，驱动器连接第一反射镜，用以控制第一反射镜以一中心点进行转动，通过转动不同角度，以使激光射线从第一反射镜反射射出后投射到不同的第二反射镜，再由不同的第二反射镜反射后，经聚光镜汇聚，分时的投射到不同的靶材上。

其中，驱动器连接第二反射镜，用以控制第二反射镜以一中心点进行转动，使激光射线经第二反射镜反射，经聚光镜汇聚后，分时的投射到不同的靶材上。

其中，激光控制器包括第一反射镜、第二反射镜、聚光镜及驱动器，驱动器连接靶材和基板，用以控制靶材和基板以相同的速度同时转动，当激光射线从激光发射器发射，经第一反射镜、第二反射镜的反射及聚光镜的汇聚后，分时的投射到每一靶材上。

区别于现有技术，本实用新型的脉冲激光多光束多靶材共沉积装置包括：激光发射器、激光控制器、多个靶材及基板；其中，激光发射器发射指定强度的激光射线，激光控制器接收激光射线，并控制所述激光射线在指定时刻聚焦投射到指定的所述靶材上，以使靶材的原子溅射到基板上。通过本实用新型，能够在不降低激光器可调能量的最大值的情况下实现激光的分时切换，溅射多个靶材。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第一实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第二实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第三实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第四实施方式的结构示意图；

图6是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第五实施方式的结构示意图；

图7是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第六实施方式的结构示意图；

图8是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第七实施方式的结构示意图；

图9是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第八实施方式的结构示意图；

图10是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第九实施方式的结构示意图；

图11是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置第十实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

参阅图1，图1是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的结构示意图。该装置100包括设置于真空室内的激光发射器110、激光控制器 120、多个靶材130及基板140。激光发射器110发射指定强度的激光射线，激光射线投射到激光控制器120后，经过激光控制器120作用后分时的聚焦到多个靶材130的其中之一者，使多个靶材130轮流的接受激光射线的照射，靶材经过激光照射后，靶材表面的原子溅射到正对靶材设置的基板140上。同时，激光控制器120控制激光射线以设定的时间间隔依次分时的对多个靶材130进行照射。靶材130的原子被激发并溅射到基板140上，由于不同靶材的原子分时溅射到基板140上，在基板140的不同位置可形成成分不同的合成材料。

进一步，在基板140上设置掩膜板150，在本实施方式中，掩膜板150为格状结构，靶材原子溅射时，部分原子被掩膜板150阻挡，只有从格状结构中穿过的原子可沉积在基板140上，从而在基板140上形成了多个块状的合成材料，所有材料的组成成分的含量各不相同。

参阅图2，图2是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的一种实施方式的结构示意图。在本实施方式中，激光控制器120包括第一反射镜121、驱动器122及与靶材数量相等的设置于指定位置的第二反射镜123。激光发射器110以指定角度向第一反射镜121发射激光射线，驱动器122连接第一反射镜121，用以控制改变第一反射镜121的位置，并使激光射线经第一反射镜121反射射出后分时投射到不同的所述第二反射镜123上，激光射线经不同的第二反射镜123反射射出后投射到不同的靶材130上。如图2所示，通过驱动器122分时控制第一反射镜121的移动，从而使激光发射器110发射的激光射线经第一反射镜121反射后，在设定的时间间隔内依次投射到第二反射镜 123上，经不同的第二反射镜123反射后，又实时的分时投射到不同的靶材130 上，反射镜聚焦激光，使激光的焦点汇聚在靶材上，从而用高能量密度的激光使靶材气化。从而使不同靶材的原子分时溅射到基板140上进行沉积，最终在基板140上的不同位置形成组成成分含量各不相同的合成材料。

参阅图3，图3是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的一种实施方式的结构示意图。在本实施方式中，激光控制器120包括第一反射镜121、第二反射镜123及驱动器122，激光发射器110以指定角度向第一反射镜121发射激光射线，激光射线经第一反射镜121反射射出后第二反射镜123 上，驱动器122连接第二反射镜123，用以驱动改变第二反射镜123的位置，并使激光射线从第二反射镜123反射射出后，分时的投射到不同的靶材130上。如图3所示，通过驱动器122控制第二反射镜123的位置变化，使第一反射镜 121反射的激光射线分时的投射到不同位置的第二反射镜123上，经第二反射镜 123反射后，又实时的分时投射到不同的靶材130上，使不同靶材的原子分时溅射到基板140上进行沉积，最终在基板140上的不同位置形成组成成分含量各不相同的合成材料。其中，驱动器122控制第二反射镜123移动的方式为沿第一反射镜121反射射出的光路方向，如图3所示。

或者设置与靶材数量相等的第二反射镜123，每一第二反射镜123对应一种类型的靶材130，沿垂直第一反射镜121反射射出的光路方向移动，如图4所示，以3个第二反射镜123为例，通过控制第二反射镜123沿图示箭头进行移动，使三个第二反射镜123依次分时接收第一反射镜121发射的激光射线，并将激光射线反射到对应的靶材130，使不同靶材的原子分时溅射到基板140上进行沉积，最终在基板140上的不同位置形成组成成分含量各不相同的合成材料，如图4所示。

或者，驱动器122控制多个第二反射镜123以一中心转动，以使激光射线经第二反射镜123其中一者反射后，分时的投射到对应的一个靶材130上，如图5所示。

在本实用新型的全部实施方式中，激光控制器120包括第一反射镜121、第二反射镜123及驱动器122，进一步还包括一聚光镜124，聚光镜124设置于第二反射镜123和靶材130之间，第二反射镜123反射的激光射线经聚光镜124 汇聚后投射到靶材130上。

参阅图6-8，图6-8是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的三种实施方式的结构示意图。在本实施方式中，激光控制器120包括第一反射镜121、第二反射镜123、聚光镜124及驱动器122，激光发射器110以指定角度向第一反射镜121发射激光射线，激光射线经第一反射镜121反射射出后第二反射镜123上，经第二反射镜123反射后投射到聚光镜124，驱动器 122连接聚光镜124，通过一转盘控制聚光镜124转动至指定角度，通过设置聚光镜的位置，以使激光射线从不同的聚光镜124射出后，可分时的投射到不同的靶材上。或者，通过驱动器122控制聚光镜124平移，或者相对垂直第二反射镜123反射的激光射线方向的平面翻转指定角度，使激光射线经聚光镜124 射出后，可分时的投射到不同的靶材上。

参阅图9，图9是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的实施方式的结构示意图。本实施方式中的激光控制器120包括第一反射镜121、第二反射镜123、聚光镜124及驱动器122，驱动器122连接第一反射镜121，用以控制第一反射镜121以一中心点进行转动，通过转动不同角度，以使激光射线从第一反射镜反射射出后投射到不同的第二反射镜123，再由不同的第二反射镜123反射后，经聚光镜124汇聚，分时的投射到不同的靶材130上。

参阅图10，图10是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的实施方式的结构示意图。本实施方式中的激光控制器120包括第一反射镜 121、第二反射镜123、聚光镜124及驱动器122，驱动器122连接第二反射镜 123，用以控制第二反射镜123以一中心点进行转动，通过转动不同角度，使从第一反射镜121射入的激光射线从指定方向射出，经聚光镜124汇聚，从而投射到不同的靶材130上。

参阅图11，图11是本实用新型提供的一种脉冲激光多光束多靶材共沉积装置的实施方式的结构示意图。本实施方式中的激光控制器120包括第一反射镜 121、第二反射镜123、聚光镜124及驱动器122，驱动器122连接靶材130和基板140，用以控制靶材130和基板140以相同的速度同时转动，当激光射线从激光发射器发射，经第一反射镜121、第二反射镜123的反射及聚光镜124的汇聚后，分时的投射到每一靶材130上，靶材原子溅射到基板140上。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。