CN2456435Y - 一种用于制备大面积薄膜的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及薄膜制备领域,特别是涉及制备大面积薄膜的工艺技术领域。本实用新型由加热炉底座、两段或多段并联的弹簧状的加热丝、圆型或方型基片加热板组成。本实用新型加热面积大且均匀,温度可达1000℃以上,所制备的薄膜各点性能优良且一致。本实用新型结构简单,易于加工,使用方便,价格低廉,且适于各种薄膜的制备。

Description

一种用于制备大面积薄膜的加热装置

本实用新型涉及薄膜制备领域，特别是涉及制备大面积薄膜的工艺技术领域。

以往制备薄膜的技术，通常采用的加热器是单晶硅(Si)加热器或热丝加热器(Thermocable)，通过对发热材料增加电流来达到升温的目的，从而起到对基片加热的作用。随着基片的不断增大，加热器的尺寸也不断加大，但对基片的加热温度却要保持象以前一样的均匀性，这就给单晶Si的加工带来了很大的困难。单晶Si易碎，加工精度又要求极高，所以大面积的Si加热器要做到温度均匀是非常不易的。加热温度不均匀，势必会导致制备出的薄膜质量下降(文献1：用于制备薄膜的单晶硅辐射加热器，专利号：ZL95224595.7)。热丝加热器价格昂贵，且温区范围较小，使基片温度达到800℃以上比较困难，这就大大限制了它的使用范围(文献2：新型体发热加热器，专利号：ZL93203399.7)。实验证明，上述两种方法都不是制备大面积薄膜的理想加热设备。

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的缺点，提供一种由加热炉底座、加热丝及加热板组成的，制备大面积薄膜的装置，该装置制备出的大面积薄膜性能优良，有高的均匀性。

本实用新型的目的是这样完成的：

按图1所示，将两段或多段并联的、弹簧状的加热丝2缠绕在固定加热丝的加热炉底座1内，弹簧状加热丝的中心稀松而四周密集。加热丝绕成弹簧状是为了增加单位面积加热功率。而不等密度的绕法是为了使加热板的温度更加均匀。加热丝之间的空隙要疏密适当。如果过密，加热后加热丝会粘连，从而导致加热丝断裂；而过于疏松又会影响加热温度，使其不能达到理想状态。采用两段或多段加热丝并联加热的方式，是考虑到加热电压的限制。利用激光脉冲淀积薄膜时，因为羽辉等离子体的电导作用，加热电压高于临界时，会诱发放电，这样就影响了薄膜的制备。采用加热丝并联的方法便有效地解决了这一问题。

将基片加热板5覆盖在缠绕好加热丝的底座上。基片加热板依据基片的不同形状，可做成圆形或方形。与所制备的薄膜样品相配，加热板根据基片尺寸可设计成各种大小，如φ80mm、φ50mm、40×40mm²、60×60mm²等。

为了使加热器既可水平又可垂直放在真空室内，加热板表面的样品架6加工成台阶型。这样即使竖直放置加热器，基片也可放在台阶上，以利于方便地制备薄膜。

电流通过加热器的上电极3及下电极4达到加热升温的目的。

本实用新型的用法简单：将加热丝均匀缠绕在底座内；分别将上、下电极接在真空室内；将基片加热板覆盖在底座上；将基片放置在加热板的台阶样品架上，紧密接触；关闭真空室，接通上下电极，调节加热电流的大小，即可调整加热器的温度，对基片进行均匀加热。通过红外测温仪测定，各种尺寸的大面积薄膜加热后的基片表面温度实验误差在5℃以下。

本实用新型由于加热丝缠绕在底座内及加热板的平均作用，无论多大的面积均能保持加热温度的均匀性，温度可达1000℃以上，从而使得制备出来的大面积薄膜各点的性能优良且一致，为大面积薄膜的研究打下良好的基础。本实用新型结构简单，易于加工，使用方便，价格低廉，适用于各种薄膜的制备。

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述：

图1是本实用新型加热装置的结构示意图；

图2是本实用新型的加热炉底座结构示意图；

图3是圆型基片恒温板的结构示意图；

图4是方型基片恒温板的结构示意图。

实施例1：制备面积为φ43mm的圆型钇钡铜氧(YBCO)超导薄膜。

本实用新型由图1中底座1、加热丝2、图3中圆型大面积薄膜的加热板三者共同完成。其中加热炉底座1为陶瓷材料制成的，加热丝2为普通200-2500W电炉丝，圆型大面积薄膜加热板的制作材料为不锈钢材料。先将加热丝均匀缠绕在陶瓷加热炉底座内，缠绕时注意空隙适当，再分别将电炉丝的上下两电极接在真空室内，将基片加热板覆盖在底座上，基片放置在加热板的台阶上，紧密接触。关闭真空室，将真空度调节到70pa，调节加热电流的大小，将基片表面温度调节为870℃，用激光脉冲淀积技术，制备40分钟，得到膜厚约为6000的YBCO超导薄膜，制备出的薄膜颜色均匀。将此薄膜划分成9个区域，分别测量每个区域内的超导转变温度Tc，得到Tc₁=90.6K、Tc₂=89K、Tc₃=91K、Tc₄=90.8K、Tc₅=91.2K、Tc₆=91.8K、Tc₇=92K、Tc₈=90.2K、Tc₉=92K，这说明用此方法得到了性能优良且各点性能一致的薄膜。经多次实验证明，此方法已获成功，且操作简单方便，重复性好。

实施例2：制备面积为60×60mm²的方型钇钡铜氧(YBCO)超导薄膜。

本实用新型由图1中底座1、加热丝2及图4中方型大面积薄膜的加热板三者共同完成。其中底座1为熔石英材料制成的，加热丝2为铂金(Pt)加热丝，方型大面积薄膜加热板的制作材料为不锈钢材料。制备方法与实施例1相同，制备出优质大面积方形YBCO超导薄膜。

实施例3：制备氧化镁(MgO)薄膜。

本实用新型由图1中底座1、加热丝2及图3中圆型大面积薄膜的加热板三者共同完成。其中底座1为陶瓷材料制成的，加热丝2为普通型200-2500W电炉丝，圆型大面积薄膜加热板的制作材料为不锈钢材料。将Mg基片平放在加热板上，关闭真空室，抽真空后通氧气到1个大气压，调节加热电流的大小，将基片表面温度调节为300℃，保持30分钟后，再将基片表面温度调节为700℃保持20分钟，制备出性能优良的MgO薄膜。

Claims (3)

1．一种用于制备大面积薄膜的加热装置，含有加热炉底座(1)、加热丝(2)、加热电极(3)及(4)、加热板(5)、样品架(6)，其特征在于：加热丝由两段或多段弹簧状的金属丝并联而成，加热丝缠绕在加热炉底座内；加热丝的中心稀松而四周密集；基片加热板覆盖在缠绕好加热丝的底座上；样品架做成台阶型，并置于加热板表面；上电极(3)及下电极(4)由加热丝引到加热装置外与电源接通。

2．按权利要求1所述的加热装置，其特征在于：所述的基片加热板可做成圆形或方形。

3．按权利要求1所述的加热装置，其特征在于：底座的材料可以是陶瓷或熔石英。

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