CN106676475B - 真空蒸镀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种真空蒸镀装置，包括蒸发源、待镀基底及真空室，该蒸发源及待镀基底设置在该真空室中，该蒸发源包括蒸发材料、碳纳米管膜结构、第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构电连接，该碳纳米管膜结构为一载体，该蒸发材料设置在该碳纳米管膜结构表面，通过该碳纳米管膜结构承载，该待镀基底与该碳纳米管膜结构相对且间隔设置。
Description
技术领域
本发明涉及真空蒸镀领域，尤其涉及一种真空蒸镀装置。
背景技术
真空蒸镀是将蒸发源在真空中加热，使蒸镀材料气化，并在待镀基底表面沉积成膜的过程。为了形成均匀的薄膜，需要在待镀基底周围形成均匀的气态蒸镀材料。在现有技术中（如中国专利申请CN1970826A）通常需要设置复杂的导流装置将气态蒸镀材料均匀传送至待镀基底表面。尤其当蒸发源为两种以上时，对每种蒸发源的蒸发速率更加难以控制，难以形成预定比例的混合蒸镀材料气体。镀膜尺寸越大，成膜的均匀性越难保证，并且，由于难以控制气态蒸镀材料原子的扩散运动方向，大部分蒸镀材料都不能附着在待镀基底表面，从而造成蒸镀率低且蒸镀速度慢等问题。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的真空蒸镀装置。
一种真空蒸镀装置，包括蒸发源、待镀基底及真空室，该蒸发源及待镀基底设置在该真空室中，该蒸发源包括蒸发材料、碳纳米管膜结构、第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构电连接，该碳纳米管膜结构为一载体，该蒸发材料设置在该碳纳米管膜结构表面，通过该碳纳米管膜结构承载，该待镀基底与该碳纳米管膜结构相对且间隔设置。
相较于现有技术，本发明将自支撑的碳纳米管膜作为蒸镀材料的载体，利用该碳纳米管膜极大的比表面积及自身的均匀性，使承载在该碳纳米管膜上的蒸镀材料在蒸发前即实现较为均匀的大面积分布。在蒸发的过程中利用该自支撑碳纳米管膜瞬时加热的特性，在极短的时间将蒸镀材料完全气化，从而形成均匀且大面积分布的气态蒸镀材料。该待镀基底与该碳纳米管膜间隔距离短，使承载在该碳纳米管膜上的蒸镀材料基本上均能得到利用，有效节约了蒸镀材料，提高了蒸镀速度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的真空蒸镀装置的侧视示意图。
图2为本发明第一实施例提供的蒸发源的俯视示意图。
图3为本发明第一实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图4为本发明一实施例碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。
图5为本发明另一实施例提供的蒸发源的侧视示意图。
图6为本发明又一实施例提供的蒸发源的俯视示意图。
图7及图8为不同分辨率下本发明一实施例的蒸发源的扫描电镜照片。
图9为本发明一实施例进行真空蒸镀后的蒸发源的扫描电镜照片。
图10为本发明一实施例真空蒸镀形成的薄膜的扫描电镜照片。
图11为本发明一实施例真空蒸镀形成的薄膜的XRD图谱。
图12为本发明另一实施例提供的真空蒸镀装置的侧视示意图。
图13为本发明第一实施例提供的真空蒸镀方法的流程图。
图14为本发明第二实施例提供的真空蒸镀装置的侧视示意图。
图15为本发明另一实施例提供的真空蒸镀装置的侧视示意图。
图16为本发明第二实施例提供的真空蒸镀方法的流程图。
主要元件符号说明
| 真空蒸镀装置 | 10 |
| 蒸发源 | 100 |
| 碳纳米管膜结构 | 110 |
| 碳纳米管 | 112 |
| 第一电极 | 120 |
| 第二电极 | 122 |
| 蒸发材料 | 130 |
| 支撑结构 | 140 |
| 待镀基底 | 200 |
| 真空室 | 300 |
| 栅网 | 400 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的真空蒸镀装置以及真空蒸镀方法作进一步的详细说明。
请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一真空蒸镀装置10，包括蒸发源100、待镀基底200及真空室300，该蒸发源100及待镀基底200设置在该真空室300中。该待镀基底200与该蒸发源100相对且间隔设置，间距优选为1微米~10毫米。
该蒸发源100包括碳纳米管膜结构110、第一电极120、第二电极122及蒸发材料130。该第一电极120及第二电极122相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构110电连接。该碳纳米管膜结构110为一载体，该蒸发材料130设置在该碳纳米管膜结构110表面，通过该碳纳米管膜结构110承载。优选地，该碳纳米管膜结构110在该第一电极120及第二电极122之间悬空设置，该蒸发材料130设置在悬空的碳纳米管膜结构110表面。该设置有蒸发材料130的碳纳米管膜结构110与该待镀基底200的待镀表面相对且间隔设置，间距优选为1微米~10毫米。
该碳纳米管膜结构110为一电阻性元件，具有较小的单位面积热容，且具有较大比表面积及较小厚度。优选地，该碳纳米管膜结构110的单位面积热容小于2×10-4焦耳每平方厘米开尔文，更优选为小于1.7×10-6焦耳每平方厘米开尔文，比表面积大于200平方米每克，厚度小于100微米。该第一电极120及第二电极122向该碳纳米管膜结构110输入电信号，由于具有较小的单位面积热容，该碳纳米管膜结构110可以将输入的电能快速转换为热能，使自身温度快速升高，由于具有较大的比表面积及较小的厚度，该碳纳米管膜结构110可以与蒸发材料130进行快速的热交换，使蒸发材料130迅速被加热至蒸发或升华温度。
该碳纳米管膜结构110包括单层碳纳米管膜，或多层叠加的碳纳米管膜。每层碳纳米管膜包括多个大致相互平行的碳纳米管。该碳纳米管的延伸方向大致平行于该碳纳米管膜结构110的表面，该碳纳米管膜结构110具有较为均匀的厚度。具体地，该碳纳米管膜包括首尾相连的碳纳米管，是由多个碳纳米管通过范德华力相互结合并首尾相连形成的宏观膜状结构。该碳纳米管膜结构110及碳纳米管膜具有一宏观面积和一微观面积，该宏观面积指该碳纳米管膜结构110或碳纳米管膜在宏观上看作一膜状结构时所具有的膜面积，该微观面积指该碳纳米管膜结构110或碳纳米管膜在微观上看作由大量碳纳米管首尾相连搭接形成的多孔网状结构中所有能够用于担载蒸发材料130的碳纳米管的表面积。
该碳纳米管膜优选是从碳纳米管阵列中拉取获得。该碳纳米管阵列为通过化学气相沉积的方法生长在该生长基底的表面。该碳纳米管阵列中的碳纳米管基本彼此平行且垂直于生长基底表面，相邻的碳纳米管之间相互接触并通过范德华力相结合。通过控制生长条件，该碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。由于基本不含杂质且碳纳米管相互间紧密接触，相邻的碳纳米管之间具有较大的范德华力，足以使在拉取一些碳纳米管（碳纳米管片段）时，能够使相邻的碳纳米管通过范德华力的作用被首尾相连，连续不断的拉出，由此形成连续且自支撑的宏观碳纳米管膜。这种能够使碳纳米管首尾相连的从其中拉出的碳纳米管阵列也称为超顺排碳纳米管阵列。该生长基底的材料可以为P型硅、N型硅或氧化硅等适合生长超顺排碳纳米管阵列的基底。所述能够从中拉取碳纳米管膜的碳纳米管阵列的制备方法可参阅冯辰等人在2008年8月13日公开的中国专利申请CN101239712A。
从碳纳米管阵列中连续地拉出的该碳纳米管膜可以实现自支撑，该碳纳米管膜包括多个基本沿相同方向排列并首尾相连的碳纳米管。请参阅图3，在该碳纳米管膜中碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于该碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，从而使该碳纳米管膜能够实现自支撑。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。在本说明书中凡提及碳纳米管的延伸方向，均是指碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向，即碳纳米管膜中碳纳米管的择优取向的方向。进一步地，所述碳纳米管膜可包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。可以理解，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触而部分分离的情况。实际上，该碳纳米管膜具有较多间隙，即相邻的碳纳米管之间具有间隙，使该碳纳米管膜可以具有较好的透明度及较大的比表面积。然而，相邻碳纳米管之间接触的部分以及首尾相连的碳纳米管之间连接的部分的范德华力已经足够维持该碳纳米管膜整体的自支持性。
所述自支撑是该碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要一边或相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状或线状状态，即将该碳纳米管膜置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。
该碳纳米管膜具有较小且均匀的厚度，约为0.5纳米至10微米。由于该从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜仅靠碳纳米管间的范德华力即可实现自支撑并形成膜状结构，因此该碳纳米管膜具有较大的比表面积，优选地，该碳纳米管膜的比表面积为200平方米每克~2600平方米每克（采用BET法测得）。该直接拉取获得的碳纳米管膜的单位面积质量约为0.01克每平方米~0.1克每平方米，优选为0.05克每平方米（此处的面积指碳纳米管膜的宏观面积）。由于该碳纳米管膜具有较小的厚度，且碳纳米管自身的热容小，因此该碳纳米管膜具有较小的单位面积热容（如小于2×10-4焦耳每平方厘米开尔文）。
该碳纳米管膜结构110可包括多层碳纳米管膜相互叠加，层数优选为小于或等于50层，更优选为小于或等于10层。在该碳纳米管膜结构110中，不同的碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向可以相互平行或交叉设置。请参阅图4，在一实施例中，该碳纳米管膜结构110包括至少两层相互层叠的碳纳米管膜，该至少两层碳纳米管膜中的碳纳米管分别沿两个相互垂直方向沿伸，从而形成垂直交叉。
该第一电极120及第二电极122与该碳纳米管膜结构110电连接，优选为直接设置在该碳纳米管膜结构110表面。该第一电极120及第二电极122向该碳纳米管膜结构110通入一电流，优选为对该碳纳米管膜结构110进行直流通电。相互间隔的第一电极120及第二电极122可分别设置在该碳纳米管膜结构110两端。
在优选的实施例中，该碳纳米管膜结构110中至少一层碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向为从第一电极120至第二电极122方向延伸。当该碳纳米管膜结构110仅包括一层碳纳米管膜，或包括沿相同方向层叠的多层碳纳米管膜（即不同的碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向相互平行）时，该碳纳米管膜结构110中碳纳米管的延伸方向优选为从第一电极120向第二电极122延伸。在一实施例中，该第一电极120及第二电极122为线状结构，与该碳纳米管膜结构110中至少一层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向基本垂直。该线状结构的第一电极120及第二电极122的长度优选从该碳纳米管膜结构110的一端延伸至另一端，从而与该碳纳米管膜结构110的整个侧边相连接。
该碳纳米管膜结构110在该第一电极120及第二电极122之间自支撑并悬空设置。在优选的实施例中，该第一电极120及第二电极122具有一定强度，同时起到支撑该碳纳米管膜结构110的作用。该第一电极120及第二电极122可以为导电棒或导电丝。请参阅图5，在另一实施例中，该蒸发源100可进一步包括支撑结构140对该碳纳米管膜结构110进行支撑，使部分碳纳米管膜结构110通过自身的自支撑性悬空设置。该支撑结构140优选为具有一定强度的耐热绝缘结构，如玻璃、石英或陶瓷。此时，该第一电极120及第二电极122可以为涂覆在该碳纳米管膜结构110表面的导电胶，如导电银浆。具体地，该支撑结构140可以包括至少两个相互间隔设置的支撑体，该碳纳米管膜结构110设置在该两个支撑体上，通过该两个支撑体支撑，并在该两个支撑结构140之间悬空设置。
请参阅图6，该蒸发源100可包括多个第一电极120及多个第二电极122，该多个第一电极120及多个第二电极122相互交替且间隔的设置在该碳纳米管膜结构110表面。即任意两个相邻的第一电极120之间有一个第二电极122，任意两个相邻的第二电极122之间有一个第一电极120。优选地，所述多个第一电极120及多个第二电极122等间隔设置。相互交替且间隔设置的多个第一电极120及多个第二电极122将该碳纳米管膜结构110划分为多个该碳纳米管膜子结构。该多个第一电极120均与一电信号源的正极连接，该多个第二电极122均与该电信号源的负极连接，从而使该多个碳纳米管膜子结构形成并联，以减小该蒸发源100的电阻。
该蒸发材料130附着在该碳纳米管膜结构110表面。在宏观上该蒸发材料130可以看作一层状结构形成在该碳纳米管膜结构110的至少一个表面，优选为设置在该碳纳米管膜结构110的两个表面。该蒸发材料130与该碳纳米管膜结构110形成的复合膜的宏观厚度优选为小于或等于100微米，更优选为小于或等于5微米。由于承载在单位面积碳纳米管膜结构110上的蒸发材料130的量可以非常少，在微观上该蒸发材料130可以为纳米级尺寸的颗粒状或纳米级厚度的层状，附着在单根或少数几根碳纳米管表面。例如该蒸发材料130为颗粒状，粒径尺寸约为1纳米~500纳米，附着在首尾相连的碳纳米管中的单根碳纳米管112表面。或者该蒸发材料130为层状，厚度尺寸约为1纳米~500纳米，附着在首尾相连的碳纳米管中的单根碳纳米管112表面。该层状的蒸发材料130可以完全包覆该单根碳纳米管112。该蒸发材料130在该碳纳米管膜结构110不但与蒸发材料130的量有关，也与蒸发材料130的种类，以及与碳纳米管的浸润性能等多种因素相关。例如，当该蒸发材料130在该碳纳米管表面不浸润时，易于形成颗粒状，当该蒸发材料130在该碳纳米管表面浸润时，则易于形成层状。另外，当该蒸发材料130是粘度较大的有机物时，也可能在该碳纳米管膜结构110表面形成一完整连续的薄膜。无论该蒸发材料130在该碳纳米管膜结构110表面的形貌如何，单位面积的碳纳米管膜结构110担载的蒸发材料130的量应较少，使通过第一电极120及第二电极122输入电信号能够在瞬间（优选为1秒以内，更优选为10微秒以内）将该蒸发材料130完全气化。该蒸发材料130均匀的设置在该碳纳米管膜结构110表面，使该碳纳米管膜结构110不同位置的蒸发材料130担载量基本相等。
该蒸发材料130为相同条件下气化温度低于碳纳米管的气化温度，且在真空蒸镀过程中不与碳反应的物质，优选是气化温度小于或等于300℃的有机物。该蒸发材料130可以是单一种类的材料，也可以是多种材料的混合。该蒸发材料130可以通过各种方法，如溶液法、沉积法、蒸镀、电镀或化学镀等方法均匀的设置在该碳纳米管膜结构110表面。在优选的实施例中，该蒸发材料130预先溶于或均匀分散于一溶剂中，形成一溶液或分散液，通过将该溶液或分散液均匀的附着于该碳纳米管膜结构110，再将溶剂蒸干，可以在该碳纳米管膜结构110表面均匀的形成该蒸发材料130。当该蒸发材料130包括多种材料时，可以使该多种材料在液相溶剂中按预定比例预先混合均匀，从而使担载在碳纳米管膜结构110不同位置上的该多种材料均具有该预定比例。请参阅图7及图8，在一实施例中，在该碳纳米管膜结构110表面形成的蒸发材料130为甲基碘化铵及碘化铅均匀混合的混合物。
当电信号通过该第一电极120及第二电极122导入该碳纳米管膜结构110时，由于该碳纳米管膜结构110具有较小的单位面积热容，该碳纳米管膜结构110温度快速响应而升高，使蒸发材料130迅速被加热至蒸发或升华温度。由于单位面积碳纳米管膜结构110担载的蒸发材料130较少，所有蒸发材料130可以在一瞬间全部气化为蒸汽。该待镀基底200与该碳纳米管膜结构110相对且等间隔设置，优选间隔距离为1微米~10毫米，由于该间隔距离较近，从该碳纳米管膜结构110蒸发出的蒸发材料130气体迅速附着在该待镀基底200表面，形成蒸镀层。该待镀基底200的待镀表面的面积优选为小于或等于该碳纳米管膜结构110的宏观面积，即该碳纳米管膜结构110可以完全覆盖该待镀基底200的待镀表面。因此，在该碳纳米管膜结构110局部位置所担载的蒸发材料130在蒸发后将在该待镀基底200与该碳纳米管膜结构110局部位置对应的表面形成蒸镀层。由于蒸发材料130在该碳纳米管膜结构110担载时即已实现均匀担载，形成的蒸镀层也为均匀层状结构。请参阅图9及图10，在一实施例中，对该碳纳米管膜结构110通电，该碳纳米管膜结构110温度迅速升高，使表面的甲基碘化铵及碘化铅的混合物瞬间气化，在该待镀基底200表面形成一钙钛矿结构CH3NH3PbI3薄膜。该蒸发源100通电后的结构如图9所示，可以看到该碳纳米管膜结构110表面的蒸发材料130蒸发后该碳纳米管膜结构110仍维持原有的首尾相连的碳纳米管形成的网络状结构。该甲基碘化铵和碘化铅在气化后发生化学反应，在待镀基底200表面生成厚度均匀的薄膜形貌如图10所示。请参阅图11，对蒸镀生成的薄膜进行XRD测试，可以从XRD图谱中判断得到的薄膜材料为钙钛矿结构CH3NH3PbI3。
请参阅图12，在另一实施例中，该真空蒸镀装置10包括两个待镀基底200分别与该蒸发源100的两个表面相对且间隔设置。具体地，该碳纳米管膜结构110的两个表面均设置有该蒸发材料130，该两个待镀基底200分别与该碳纳米管膜结构110的两个表面相对且间隔设置。
请参阅图13，本发明第一实施例进一步提供一种真空蒸镀方法，包括以下步骤：
S1，提供所述蒸发源100及待镀基底200，该蒸发源100包括碳纳米管膜结构110、第一电极120、第二电极122及蒸发材料130，该第一电极120及第二电极122相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构110电连接，碳纳米管膜结构110为一载体，该蒸发材料130设置在该碳纳米管膜结构110表面，通过该碳纳米管膜结构110承载；
S2，将该蒸发源100与待镀基底200相对且间隔设置在真空室300中并抽真空；以及
S3，向该碳纳米管膜结构110中输入电信号，使蒸发源100中的蒸发材料130气化，在该待镀基底200的待镀表面形成蒸镀层。
在该步骤S1中，该蒸发源100的制备方法包括以下步骤：
S11，提供一碳纳米管膜结构110、第一电极120及第二电极122，该第一电极120及第二电极122相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构110电连接；以及
S12，在该碳纳米管膜结构110表面担载该蒸发材料130。
在该步骤S11中，优选地，该碳纳米管膜结构110位于该第一电极120及第二电极122之间的部分悬空设置。
在该步骤S12中，具体可通过溶液法、沉积法、蒸镀、电镀或化学镀等方法进行在该碳纳米管膜结构110表面担载该蒸发材料130。该沉积法可以为化学气相沉积或物理气相沉积。在优选的实施例中通过溶液法在该碳纳米管膜结构110表面担载该蒸发材料130，具体包括以下步骤：
S121，将该蒸发材料130溶于或均匀分散于一溶剂中，形成一溶液或分散液；
S122，将该溶液或分散液均匀附着于该碳纳米管膜结构110表面；以及
S123，将附着在该碳纳米管膜结构110表面的溶液或分散液中的溶剂蒸干，从而将该蒸发材料130均匀的附着在该碳纳米管膜结构110表面。该附着的方法可以为喷涂法、旋转涂覆法或浸渍法。
当该蒸发材料130包括多种材料时，可以使该多种材料在液相溶剂中按预定比例预先混合均匀，从而使担载在碳纳米管膜结构110不同位置上的该多种材料均具有该预定比例。
在该步骤S2中，该蒸发源100与待镀基底200相对设置，优选使待镀基底200的待镀表面各处均与该蒸发源100的碳纳米管膜结构110保持基本相等的间隔，即该碳纳米管膜结构110基本平行于该待镀基底200的待镀表面，且该碳纳米管膜结构110的宏观面积大于或等于该待镀基底200的待镀表面的面积，从而使蒸镀时，蒸发材料130的气体可以在基本相同的时间内到达该待镀表面。
在该步骤S3中，该电信号通过该第一电极120及第二电极122输入该碳纳米管膜结构110。当该电信号为直流电信号时，该第一电极120及第二电极122分别与直流电信号源的正极和负极电连接，该电信号源通过该第一电极120及第二电极122向该碳纳米管膜结构110通入一直流电信号。当该电信号为交流电信号时，该第一电极120及第二电极122中一电极与交流电信号源电连接，另一电极接地。向该蒸发源100中输入的电信号的功率能够使该碳纳米管膜结构110的响应温度达到该蒸发材料130的气化温度，该功率取决于碳纳米管膜结构110的宏观面积S和需要达到的温度T，所需功率可根据公式σT4S计算，δ为Stefan-Boltzmann常数，碳纳米管膜结构110面积越大温度越高需要的功率越大。该碳纳米管膜结构110由于具有较小的单位面积热容，从而迅速根据该电信号产生热响应而升温，由于该碳纳米管膜结构110具有较大的比表面积，可以迅速的与周围介质进行热交换，该碳纳米管膜结构110产生的热信号可以迅速加热该蒸发材料130。由于该蒸发材料130在该碳纳米管膜结构110的单位宏观面积的担载量较小，该热信号可以在一瞬间使该蒸发材料130完全气化。因此，达到该待镀基底200的待镀表面任意局部位置的蒸发材料130就是与该待镀表面局部位置对应设置的碳纳米管膜结构110的局部位置的全部蒸发材料130。由于该碳纳米管膜结构110各处担载的蒸发材料130的量相同，即均匀担载，在该待镀基底200的待镀表面形成的蒸镀层各处具有均匀的厚度，也就是形成的蒸镀层的厚度和均匀性由该蒸发材料130在该碳纳米管膜结构110担载的量和均匀性决定。当该蒸发材料130包括多种材料时，该碳纳米管膜结构110各处担载的各种材料的比例相同，则在该碳纳米管膜结构110与该待镀基底200的待镀表面之间各局部位置的蒸发材料130气体中各种材料的比例相同，使各局部位置能够发生均匀的反应，从而在该待镀基底200的待镀表面形成均匀的蒸镀层。
请参阅图14，本发明第二提供一真空蒸镀装置10，包括蒸发源100、待镀基底200、真空室300及栅网400，该蒸发源100、待镀基底200及栅网400设置在该真空室300中。该待镀基底200与该蒸发源100相对且间隔设置，间距优选为1微米~10毫米。该栅网400设置在该待镀基底200与该蒸发源100之间。
该第二实施例与第一实施例基本相同，区别仅在于进一步具有该栅网400。该栅网400具有至少一个通孔，该蒸发材料130气化后通过该通孔传递至该待镀基底200的待镀表面。该栅网400可以具有较小的厚度，优选为1微米~5毫米。该通孔具有预定的形状及尺寸，该气化的蒸发材料130通过通孔后即刻附着在该待镀基底200的待镀表面，从而形成形状与尺寸与该通孔对应的蒸镀层，从而在蒸镀的同时实现蒸镀层的图案化。该通孔的数量、形状及尺寸不限，可以根据需要进行设计。该栅网400的通孔的位置与需要形成预定的图案化蒸镀层的待镀基底200的待镀表面对应，从而该待镀表面的在预定位置形成具有预定数量、形状及尺寸的蒸镀层。该栅网400可以与分别与该待镀基底200的待镀表面及该碳纳米管膜结构110接触设置，即待镀基底200、栅网400及碳纳米管膜结构110相互叠加贴合设置。在优选的实施例中，该栅网400分别与该待镀基底200的待镀表面及该碳纳米管膜结构110相互间隔设置。
请参阅图15，在另一实施例中，该真空蒸镀装置10包括两个待镀基底200及两个栅网400，该两个待镀基底200分别与该蒸发源100的两个表面相对且间隔设置。该两个栅网400分别设置在该两个待镀基底200与该蒸发源100的两个表面之间。具体地，该碳纳米管膜结构110的两个表面均设置有该蒸发材料130，该两个待镀基底200分别与该碳纳米管膜结构110的两个表面相对且间隔设置。
请参阅图16，本发明第二实施例进一步提供一种真空蒸镀方法，包括以下步骤：
S1’，提供所述蒸发源100、待镀基底200及栅网400，该蒸发源100包括碳纳米管膜结构110、第一电极120、第二电极122及蒸发材料130，该第一电极120及第二电极122相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构110电连接，碳纳米管膜结构110为一载体，该蒸发材料130设置在该碳纳米管膜结构110表面，通过该碳纳米管膜结构110承载；
S2’，将该蒸发源100、栅网400与待镀基底200设置在真空室300中，将该蒸发源100与待镀基底200相对且间隔，将该栅网400设置在该蒸发源100与待镀基底200之间，并将该真空室300抽真空；以及
S3’，向该碳纳米管膜结构110中输入电信号，使蒸发源100中的蒸发材料130气化，在该待镀基底200的待镀表面形成图案化的蒸镀层。
除该栅网400外，该第二实施例的步骤S1’与第一实施例的步骤S1相同。
在该步骤S2’中，该蒸发源100与待镀基底200相对设置，优选使待镀基底200的待镀表面各处均与该蒸发源100的碳纳米管膜结构110保持基本相等的间隔，即该碳纳米管膜结构110基本平行于该待镀基底200的待镀表面，且该碳纳米管膜结构110的宏观面积大于或等于该待镀基底200的待镀表面的面积，从而使蒸镀时，蒸发材料130的气体可以在基本相同的时间内到达该待镀表面。该栅网400设置在该蒸发源100与待镀基底200之间，使栅网400的通孔与需要形成图案化蒸镀层的待镀基底200的待镀表面的预定位置相对设置。该栅网400可以与分别与该待镀基底200的待镀表面及该碳纳米管膜结构110接触设置，即待镀基底200、栅网400及碳纳米管膜结构110相互叠加贴合设置。在优选的实施例中，该栅网400分别与该待镀基底200的待镀表面及该碳纳米管膜结构110相互间隔设置。该栅网400可分别与该待镀基底200的待镀表面及该碳纳米管膜结构110相互平行。
该第二实施例的步骤S3’与第一实施例的步骤S3基本相同。由于具有该栅网400，气化的蒸发材料130只能从栅网400的通孔通过并到达该待镀基底200，从而在该待镀基底200的待镀表面与该栅网400的通孔对应的局部位置形成蒸镀层，从而使该蒸镀层图案化。该图案化的蒸镀层的形状与该栅网400的通孔的形状对应。对于某些蒸镀层材料，如有机材料，传统的掩膜刻蚀，如光刻等方法难以应用。并且，传统的光刻方法难以达到较高精度。本发明第二实施例通过使用具有预定图案的栅网400，可以在待镀基底200表面一次性形成预定形状的图案化的蒸镀层，从而省去了进一步刻蚀蒸镀层的步骤，得到精细度较高的图案。
本发明将自支撑的碳纳米管膜作为蒸镀材料的载体，利用该碳纳米管膜极大的比表面积及自身的均匀性，使承载在该碳纳米管膜上的蒸镀材料在蒸发前即实现较为均匀的大面积分布。在蒸发的过程中利用该自支撑碳纳米管膜瞬时加热的特性，在极短的时间将蒸镀材料完全气化，从而形成均匀且大面积分布的气态蒸镀材料。该待镀基底与该碳纳米管膜间隔距离短，使承载在该碳纳米管膜上的蒸镀材料基本上均能得到利用，有效节约了蒸镀材料，提高了蒸镀速度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种真空蒸镀装置，包括蒸发源、待镀基底及真空室，该蒸发源及待镀基底设置在该真空室中，该蒸发源包括蒸发材料，其特征在于，该蒸发源进一步包括碳纳米管膜结构、第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极相互间隔并分别与该碳纳米管膜结构电连接，该碳纳米管膜结构为一载体，该碳纳米管膜结构在该第一电极及第二电极之间悬空设置，该蒸发材料设置在悬空的碳纳米管膜结构表面，通过该碳纳米管膜结构承载，该蒸发源的厚度小于或等于100微米，该待镀基底与该碳纳米管膜结构相对且等间隔设置，间距为1微米～10毫米。
2.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该碳纳米管膜结构的单位面积热容小于2×10-4焦耳每平方厘米开尔文，比表面积大于200平方米每克。
3.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该碳纳米管膜结构包括一个或相互层叠的多个碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管。
4.如权利要求3所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该碳纳米管膜中的碳纳米管基本平行于该碳纳米管膜表面，并沿同一方向延伸。
5.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该蒸发材料包括按预定比例均匀混合的多种材料，担载在该碳纳米管膜结构各局部位置上的该多种材料之间均具有该预定比例。
6.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该待镀基底的待镀表面的面积小于或等于该碳纳米管膜结构的面积。
7.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，包括两个待镀基底分别与该蒸发源的碳纳米管膜结构的两个表面相对且间隔设置。
8.如权利要求1所述的真空蒸镀装置，其特征在于，进一步包括栅网，该栅网设置在该真空室中，并设置在该待镀基底与该蒸发源之间。
9.如权利要求8所述的真空蒸镀装置，其特征在于，包括两个待镀基底及两个栅网，该两个待镀基底分别与该蒸发源的两个表面相对且间隔设置，该两个栅网分别设置在该两个待镀基底与该蒸发源的两个表面之间。
10.如权利要求8所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该栅网具有至少一通孔，该通孔的位置与待镀基底的待镀表面的预定位置相对设置。
11.如权利要求8所述的真空蒸镀装置，其特征在于，该栅网分别与该待镀基底的待镀表面及该碳纳米管膜结构接触设置或相互间隔设置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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