CN107326359B - 有机薄膜制备装置和制备方法 - Google Patents

有机薄膜制备装置和制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有机薄膜制备装置，包括蒸发源及待镀基底，该蒸发源及待镀基底设置在该非真空环境中，该蒸发源包括蒸发材料、碳纳米管膜结构及加热装置，其中：该加热装置包括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；或者该加热装置包括电磁波信号输入装置，该电磁波信号输入装置能够向该碳纳米管膜结构输入一电磁波信号；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。本发明还涉及一种有机薄膜制备方法。

Description

有机薄膜制备装置和制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机薄膜制备装置和制备方法。
背景技术
有机薄膜的制备方法主要有印刷，如油墨打印、激光打印和丝网印刷等。当薄膜的精度和均匀性要求较高时可以采用物理气相沉积的方式形成有机薄膜，即将有机薄膜的材料作为蒸发源进行气化，从而在待镀基底表面沉积形成一层薄膜。然而，薄膜的尺寸越大，成膜的均匀性越难保证，并且，由于难以控制气态蒸发材料分子的扩散运动方向，大部分蒸发材料都不能附着在待镀基底表面，从而造成效率低且成膜速度慢等问题。
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有机薄膜制备装置和制备方法。
一种有机薄膜制备装置，包括蒸发源及待镀基底，该蒸发源及待镀基底设置在非真空环境中，该蒸发源包括蒸发材料、碳纳米管膜结构及加热装置，其中：
该加热装置包括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；或者
该加热装置包括电磁波信号输入装置，该电磁波信号输入装置能够向该碳纳米管膜结构输入一电磁波信号；
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。
一种有机薄膜制备方法，包括以下步骤：
提供如权利要求1所述的有机薄膜制备装置设置在非真空环境中；以及
当该加热装置包括第一电极及第二电极时，通过该第一电极及第二电极向该碳纳米管膜结构中输入电信号，使该蒸发材料气化，在该待镀基底的待镀表面形成蒸镀层，或者当该加热装置包括电磁波信号输入装置时，通过该电磁波信号输入装置向该碳纳米管膜结构中输入电磁波信号，使该蒸发材料气化，在该待镀基底的待镀表面形成蒸镀层。
相较于现有技术，本发明将自支撑的碳纳米管膜作为蒸发材料的载体，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发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在电磁波信号或电信号的作用下瞬时加热的特性，在极短的时间将蒸发材料从碳纳米管表面脱附，并附着在该待镀基底表面。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发材料基本上均能得到利用，有效节约了蒸发材料，提高了成膜速度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的有机薄膜制备装置的侧视示意图。
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提供的蒸发源的侧视示意图。
图4为本发明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5为本发明一实施例碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。
图6为本发明另一实施例提供的有机薄膜制备装置的侧视示意图。
图7为本发明第二实施例提供的有机薄膜制备装置的侧视示意图。
图8为本发明第二实施例提供的有机薄膜制备装置的俯视示意图。
图9为本发明另一实施例提供的有机薄膜制备装置的侧视示意图。
图10为本发明又一实施例提供的有机薄膜制备装置的俯视示意图。
图11为本发明另一实施例提供的有机薄膜制备装置的侧视示意图。
主要元件符号说明
有机薄膜制备装置 10, 50
蒸发源 100, 500
碳纳米管膜结构 110
碳纳米管 112
支撑结构 120, 520
蒸发材料 130
待镀基底 200
电磁波信号输入装置 400
第一电极 520
第二电极 522
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有机薄膜制备装置及有机薄膜制备方法作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一有机薄膜制备装置10，包括蒸发源100、待镀基底200及加热装置，该加热装置为电磁波信号输入装置400。该蒸发源100、待镀基底200及加热装置设置在该非真空环境中，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。该电磁波信号输入装置400向该蒸发源100输入一电磁波信号。
请参阅图2及图3，该蒸发源100包括碳纳米管膜结构110及蒸发材料130。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。具体地，该蒸发源100可包括两个支撑结构120，分别设置在该碳纳米管膜结构110相对的两端，位于该两个支撑结构120之间的碳纳米管膜结构110悬空设置。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。该电磁波信号输入装置400向该碳纳米管膜结构110输入电磁波信号，由于具有较小的单位面积热容，该碳纳米管膜结构110可以将输入的电磁波信号快速转换为热能，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4，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5，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可以为颗粒状，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可以为层状，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，且在气化过程中不与碳纳米管反应的物质，优选是气化温度小于或等于300℃的有机物，更优选是气化温度小于或等于220℃的有机物，并且，该蒸发材料130的分解温度大于该气化温度。该蒸发材料130可以为有机发光材料、有机染料或有机油墨。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。
该非真空环境可以为开放环境，即空气中，优选为保护气体环境。该保护气体为在蒸发材料130气化过程中不与该蒸发材料及碳纳米管反应的气体，例如可以是惰性气体或氮气。在一实施例中，该有机薄膜制备装置10可进一步包括一薄膜制备室（未示出），该蒸发源100、待镀基底200及加热装置设置在该薄膜制备室中，该薄膜制备室中充满所述保护气体。在另一实施例中，该蒸发源100、待镀基底200及加热装置也可直接置于空气中，可以理解，在该实施例中，该蒸发材料130的气化温度优选为低于该蒸发材料130在空气中的分解温度及碳纳米管在空气中的氧化温度。
该电磁波信号输入装置400发出一电磁波信号，该电磁波信号传递至该碳纳米管膜结构110表面。该电磁波信号的频率范围包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、微波、X射线及γ射线等，优选为光信号，该光信号的波长可选择为从紫外至远红外波长的光波。该电磁波信号的平均功率密度在100mW/mm2~20W/mm2范围内。优选地，该电磁波信号输入装置400为一脉冲激光发生器。该电磁波信号输入装置400发出的电磁波信号在碳纳米管膜结构110上的入射角度与位置不限，优选地，该电磁波信号均匀的同时照射至该碳纳米管膜结构110各局部位置。该电磁波信号输入装置400与该碳纳米管膜结构110之间的距离不限，只要从该电磁波信号输入装置400发出的电磁波能够传递至该碳纳米管膜结构110表面即可。
当电磁波信号输入装置400将电磁波信号照射至该碳纳米管膜结构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。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。
请参阅图6，在另一实施例中，该有机薄膜制备装置10可进一步包括一电磁波传导装置420，如光纤。该电磁波信号输入装置400与该蒸发源100可以相距较远，该电磁波传导装置420一端与该电磁波信号输入装置400相连，一端与该碳纳米管膜结构110相对且间隔设置。从该电磁波信号输入装置400发出的电磁波信号，如激光信号，通过该电磁波传导装置420传输并照射至该碳纳米管膜结构110。
本发明第一实施例进一步提供一种有机薄膜制备方法，包括以下步骤：
S1，提供所述有机薄膜制备装置设置在非真空环境中；以及
S2，通过一电磁波信号输入装置400向该碳纳米管膜结构110输入电磁波信号，使蒸发材料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；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优选为通过支撑结构120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。
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S2中，由于碳纳米管对电磁波的吸收接近绝对黑体，从而使发声装置对于各种波长的电磁波具有均一的吸收特性。该电磁波信号的平均功率密度在100mW/mm2~20W/mm2范围内。该碳纳米管膜结构110由于具有较小的单位面积热容，从而迅速根据该电磁波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。该待镀基底200具有较低的温度，能够使该蒸发材料130的气体在该待镀表面沉积成膜。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，从而在该待镀基底200的待镀表面形成均匀的有机薄膜。
请参阅图7及图8，本发明第二实施例提供一有机薄膜制备装置50，包括蒸发源500、待镀基底200及加热装置，该蒸发源500、待镀基底200及加热装置设置在非真空环境中，该待镀基底200与该蒸发源500相对且间隔设置，间距优选为1微米~10毫米。该第二实施例的待镀基底200及蒸发源500与第一实施例相同，区别仅在该加热装置包括第一电极520及第二电极522。
该蒸发源500包括碳纳米管膜结构110及蒸发材料130，该第一电极520及第二电极522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520及第二电极522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520及第二电极522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。该第二实施例的碳纳米管膜结构110与第一实施例中相同。
该第一电极520及第二电极522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520及第二电极522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520及第二电极522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520至第二电极522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520向第二电极522延伸。在一实施例中，该第一电极520及第二电极522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520及第二电极522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520及第二电极522之间自支撑并悬空设置。在优选的实施例中，该第一电极520及第二电极522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520及第二电极522可以为导电棒或导电丝。请参阅图9，在另一实施例中，该蒸发源500可进一步包括与第一实施例中相同的支撑结构120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。此时，该第一电极520及第二电极522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。
请参阅图10，该蒸发源500可包括多个第一电极520及多个第二电极522，该多个第一电极520及多个第二电极522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520之间有一个第二电极522，任意两个相邻的第二电极522之间有一个第一电极520。优选地，所述多个第一电极520及多个第二电极522等间隔设置。相互交替且间隔设置的多个第一电极520及多个第二电极522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520均与一电信号源的正极连接，该多个第二电极522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500的电阻。
该第二实施例中该蒸发材料130的材料种类、粒径、形貌及在该碳纳米管膜结构110表面的设置方式、形成方法及担载量均与该第一实施例中相同。
当电信号通过该第一电极520及第二电极522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具有较低的温度，能够使该蒸发材料130的气体在该待镀表面沉积成膜。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，形成有机薄膜。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11，在另一实施例中，该有机薄膜制备装置50包括两个待镀基底200分别与该蒸发源500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。
本发明第二实施例进一步提供一种有机薄膜制备方法，包括以下步骤：
S1’，提供所述有机薄膜制备装置50设置在该非真空环境中；以及
S3’，向该碳纳米管膜结构110中输入电信号，使蒸发材料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500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520及第二电极522，该第一电极520及第二电极522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520及第二电极522之间的部分悬空设置。
该步骤S12’与第一实施例的步骤S12相同。
在该步骤S2’中，该蒸发源500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500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520及第二电极522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520及第二电极522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520及第二电极522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520及第二电极522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500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。
本发明实施例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在电磁波信号或电信号的作用下瞬时加热的特性，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 (19)

1.一种有机薄膜制备装置，包括蒸发源、支撑结构及待镀基底，该蒸发源及待镀基底设置在非真空环境中，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及加热装置，其中：
该加热装置包括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；或者
该加热装置包括电磁波信号输入装置，该电磁波信号输入装置能够向该碳纳米管膜结构输入一电磁波信号；
该碳纳米管膜结构为一载体，该碳纳米管膜结构在支撑结构之间悬空设置，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，该待镀基底与该碳纳米管膜结构相对且间隔设置。
2.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，该非真空环境为保护性气体环境或开放环境，该保护性气体为惰性气体或氮气中的至少一种。
3.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，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。
4.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，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。
5.如权利要求4所述的有机薄膜制备装置，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。
6.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，该蒸发源的厚度小于或等于100微米。
7.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，该蒸发材料包括有机发光材料、有机染料或有机油墨。
8.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，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。
9.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，该待镀基底与该蒸发源的碳纳米管膜结构等间隔设置，间距为1微米～10毫米。
10.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，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。
11.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，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。
12.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，进一步包括栅网，该栅网设置在该待镀基底与该蒸发源之间。
13.如权利要求12所述的有机薄膜制备装置，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。
14.如权利要求12所述的有机薄膜制备装置，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。
15.如权利要求12所述的有机薄膜制备装置，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。
16.如权利要求1所述的有机薄膜制备装置，其特征在于，该电磁波信号输入装置为激光源。
17.一种有机薄膜制备方法，包括以下步骤：
提供如权利要求1所述的有机薄膜制备装置设置在非真空环境中；以及
当该加热装置包括第一电极及第二电极时，通过该第一电极及第二电极向该碳纳米管膜结构中输入电信号，使该蒸发材料气化，在该待镀基底的待镀表面形成蒸镀层，或者当该加热装置包括电磁波信号输入装置时，通过该电磁波信号输入装置向该碳纳米管膜结构中输入电磁波信号，使该蒸发材料气化，在该待镀基底的待镀表面形成蒸镀层。
18.如权利要求17所述的有机薄膜制备方法，其特征在于，该蒸发源的制备方法包括在该碳纳米管膜结构表面通过溶液法、沉积法、蒸镀、电镀或化学镀的方法担载该蒸发材料。
19.如权利要求18所述的有机薄膜制备方法，其特征在于，该蒸发材料通过溶液法担载在该碳纳米管膜结构表面，具体包括以下步骤：
将该蒸发材料溶于或均匀分散于一溶剂中，形成一溶液或分散液；
将该溶液或分散液均匀附着于该碳纳米管膜结构表面；以及
将附着在该碳纳米管膜结构表面的溶液或分散液中的溶剂蒸干，从而将该蒸发材料均匀的附着在该碳纳米管膜结构表面。
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