CN108300980A - 一种x射线波带片制备*** - Google Patents

一种x射线波带片制备*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种X射线波带片制备***。所述***包括：腔室；第一前驱体通入管路，第一前驱体通入管路与腔室的一端连通，用于将第一前驱体输送进腔室；第二前驱体通入管路，第二前驱体通入管路与腔室的一端连通，用于将第二前驱体输送进腔室；夹具，夹具设置在腔室内，用于固定柱状细丝形的衬底；马弗炉，马弗炉包裹着腔室，用于加热腔室；抽气管路，抽气管路的一端与腔室的另一端连通；真空泵，真空泵与抽气管路的另一端相连，真空泵通过抽气管路将腔室内抽为真空。本发明可以实现同时在多根柱状细丝形的衬底上实现两种波带片材料交替生长，提高波带片的加工效率。

Description

一种X射线波带片制备***
技术领域
本发明涉及原子层沉积技术领域，尤其涉及一种X射线波带片制备***。
背景技术
原子层沉积(ALD)是一种可以实现单原子层生长的薄膜制备技术，其自限制 性和互补性使得该技术对薄膜的成分和厚度具有出色的控制能力，所制备的薄膜 保形性好、纯度高且均匀，已经被广泛应用到各个领域。
目前，采用原子层沉积技术制备X射线波带片，是提高X射线波带片分辨 率和衍射效率的有效方法。X射线波带片是X射线波段的一种光学元件，具有对 X射线的色散、聚焦、成像等功能，传统制备方法主要有激光全息法、电子束光 刻法、溅射切片法等，但这些传统的制作手段只能够使波带片最外环的宽度在 20nm左右，同时，激光全息法、电子束光刻法在制作波带片时长径比是受限的， 而溅射切片法很难精确控制波带片每一环的宽度。因此，传统的方法很难实现高 分辨率和高衍射效率波带片的制作。
利用ALD技术制备波带片，可以精确的控制波带片每一环的宽度，且厚度 均匀性高，同时可以将最外环的宽度控制在10nm以下，实现亚10nm的高分辨 率。而采用FIB进行的切片和抛光可以得到任意的长径比，使波带片具有高的衍 射效率。
如图1所示，在传统ALD的设备腔室1中，一般在加热盘2之上会设 有匀热盘3。这种传统的ALD设备腔室往往只能对片状的衬底进行加热，当目 标衬底为细丝状时，这种ALD设备腔室并没有固定金属细丝的夹具，不能实现 细丝状衬底上材料的生长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种X射线波带片制备***，可在细丝状衬底上进行 波带片材料的生长，使得加工效率大大提高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种X射线波带片制备***，所述系 统包括：腔室；第一前驱体通入管路，所述第一前驱体通入管路与所述腔室的一 端连通，用于将第一前驱体输送进所述腔室；第二前驱体通入管路，所述第二前 驱体通入管路与所述腔室的一端连通，用于将第二前驱体输送进所述腔室；夹具， 所述夹具设置在所述腔室内，用于固定柱状细丝形的衬底；马弗炉，所述马弗炉 包裹着所述腔室，用于加热所述腔室；抽气管路，所述抽气管路的一端与所述腔 室的另一端连通；真空泵，所述真空泵与所述抽气管路的另一端相连，所述真空 泵通过所述抽气管路将所述腔室内抽为真空。
进一步地，所述夹具包括：空心圆柱架，所述空心圆柱架包括第一环形端、 第二环形端和连接杆，所述第一环形端和所述第二环形端相对平行设置，所述第 一环形端和所述第二环形端分别固定在所述连接杆的两端；所述空心圆柱架的轴 向与所述第一前驱体和所述第二前驱体气流的方向一致；若干挂钩，若干所述挂 钩对称设置在所述第一环形端和所述第二环形端上；所述柱状细丝形的衬底两端 分别固定在一对对称的所述挂钩上。
进一步地，所述夹具的材质为不锈钢、铝、铜、钨中的一种。
进一步地，所述腔室为柱状管式结构，所述第一前驱体和所述第二前驱体在 所述腔室内为单向直线流动，所述衬底的纵向沿着所述第一前驱体和所述第二前 驱体气流的方向。
进一步地，所述腔室为石英管，所述石英管的管壁厚2-5mm，管长0.8-2m, 内径1-5cm。
进一步地，所述第一环形端和所述第二环形端的外径尺寸比所述石英管内径 尺寸小5mm。
进一步地，所述马弗炉的加热温度为50-1200℃。
进一步地，所述***还包括：真空规，所述真空规设置在所述抽气管路上， 用于实时测量所述腔室内的真空度。
进一步地，所述夹具的材质为不锈钢、铝、铜、钨中的一种。
本发明提供的技术方案，具有如下技术效果或优点：
1、本发明采用夹具固定柱状细丝形的衬底，可以实现在此形状的衬底上实 现两种波带片材料交替生长；
2、本发明的腔室采用柱状管式结构，两种前驱体的前驱体通入管路设置柱 状管式结构的一端，实现前驱体气流的单向流动，柱状细丝形衬底的纵向沿着前 驱体气流的方向，缩短了工艺吹扫时间；
3、本发明中采用马弗炉包裹腔室，维持衬底的恒定温度；
4、本发明中夹具的材质采用不锈钢、铝、铜、钨等，导热性好，热膨胀系 数小，有利于对固定在夹具上的衬底进行热传导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种X射线波带片制备***的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种金属丝夹具。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实 施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种X射线波带片制备***，所述***包括： 腔室3；第一前驱体通入管路1，所述第一前驱体通入管路1与所述腔室3的一端连 通，用于将第一前驱体输送进所述腔室3；第二前驱体通入管路2，所述第二前驱 体通入管路2与所述腔室3的一端连通，用于将第二前驱体输送进所述腔室3；夹 具4，所述夹具4设置在所述腔室3内，用于固定柱状细丝形的衬底9；马弗炉5， 所述马弗炉5包裹着所述腔室3，用于加热所述腔室3；抽气管路6，所述抽气管路 6的一端与所述腔室3的另一端连通；真空泵8，所述真空泵8与所述抽气管路6的 另一端相连，所述真空泵8通过所述抽气管路6将所述腔室3内抽为真空。
本实施例中，所述腔室3为柱状管式结构，所述第一前驱体和所述第二前驱 体在所述腔室3内为单向直线流动，所述衬底9的纵向沿着所述第一前驱体和所述 第二前驱体气流的方向。
本实施例中，如图2所示，所述夹具包括：空心圆柱架，所述空心圆柱架包 括第一环形端41、第二环形端42和连接杆43，所述第一环形端41和所述第二环形 端42相对平行设置，所述第一环形端41和所述第二环形端42分别固定在所述连接 杆43的两端；所述空心圆柱架的轴向与所述第一前驱体和所述第二前驱体气流的 方向一致；若干挂钩44，若干所述挂钩44对称设置在所述第一环形端41和所述第 二环形端42上；柱状细丝形的衬底9两端分别固定在一对对称的所述挂钩44上。
在本实施例中，选择直径为30μm的钨丝作为衬底，钨丝两端分别在夹具4的 齿状结构上缠绕，并用Kapton胶带固定钨丝两端，钨丝纵向沿着前驱体气流的方 向。
本实施例中，所述夹具4的材质为不锈钢、铝、铜、钨等金属。本实施例优 选的是不锈钢。
本实施例中，所述腔室3为石英管，所述石英管的管壁厚2-5mm，管长0.8-2m, 内径1-5cm，耐高温可达1200℃。所述第一环形端41和所述第二环形端42的外径 尺寸比所述石英管内径尺寸小5mm。
本实施例中，所述马弗炉5的加热温度为50-1200℃。
本实施例中，所述***还包括：真空规7，所述真空规7设置在所述抽气管路 6上，用于实时测量所述腔室3内的真空度。
本发明实施例的工作过程如下：
将多根钨丝通过夹具4固定在腔室3内，使得钨丝的纵向与前驱体流向一致； 开启真空泵8，通过真空规7实时测量腔室3内的真空度，当腔室内真空度达到要 求，向腔室3内通入前驱体。本发明实施例中沉积的两种波带片材料是薄膜叠层 材料，一种为X射线透过率较高的材料，诸如C、Al、Al2O3、Si3N4等，优选的是 氧化铝，另一种为X射线透过率较低的材料，诸如Ag、Cu、Ni、Ir、SiO2、Ta2O5、 HfO2等，优选的是HfO2、Ta2O5。所选的两种材料分别通过第一前驱体通入管路1 和第二前驱体通入管路2输送进入腔室3，由于所选的两种前驱体材料的工艺温度 为200℃，即需要作为衬底的钨丝的温度维持200℃的恒定温度；此时通过马弗 炉5来维持钨丝200℃的恒温，两种前驱体在钨丝衬底上交替生长波带片材料。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明采用夹具固定多根柱状细丝形的衬底，可以实现在此形状的衬底 上实现两种波带片材料交替生长，并提高波带片的加工效率；
2、本发明的腔室采用柱状管式结构，两种前驱体的前驱体通入管路设置柱 状管式结构的一端，实现前驱体气流的单向流动，柱状细丝形衬底的纵向沿着前 驱体气流的方向，缩短了工艺吹扫时间；
3、本发明中采用马弗炉包裹腔室，维持衬底的恒定温度，精确控制薄膜的 生长厚度；
4、本发明中夹具的材质采用不锈钢，导热性好，热膨胀系数小，有利于对 固定在夹具上的衬底进行热传导。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本 创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意 欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明 的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等 同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种X射线波带片制备***，其特征在于，所述***包括：
腔室；
第一前驱体通入管路，所述第一前驱体通入管路与所述腔室的一端连通，用于将第一前驱体输送进所述腔室；
第二前驱体通入管路，所述第二前驱体通入管路与所述腔室的一端连通，用于将第二前驱体输送进所述腔室；
夹具，所述夹具设置在所述腔室内，用于固定柱状细丝形的衬底；
马弗炉，所述马弗炉包裹着所述腔室，用于加热所述腔室；
抽气管路，所述抽气管路的一端与所述腔室的另一端连通；
真空泵，所述真空泵与所述抽气管路的另一端相连，所述真空泵通过所述抽气管路将所述腔室内抽为真空。
2.如权利要求1所述的制备***，其特征在于，所述夹具包括：
空心圆柱架，所述空心圆柱架包括第一环形端、第二环形端和连接杆，所述第一环形端和所述第二环形端相对平行设置，所述第一环形端和所述第二环形端分别固定在所述连接杆的两端；所述空心圆柱架的轴向与所述第一前驱体和所述第二前驱体气流的方向一致；
若干挂钩，若干所述挂钩对称设置在所述第一环形端和所述第二环形端上；所述柱状细丝形的衬底两端分别固定在一对对称的所述挂钩上。
3.如权利要求1所述的制备***，其特征在于：所述夹具的材质为不锈钢、铝、铜、钨中的一种。
4.如权利要求1所述的制备***，其特征在于：所述腔室为柱状管式结构，所述第一前驱体和所述第二前驱体在所述腔室内为单向直线流动，所述衬底的纵向沿着所述第一前驱体和所述第二前驱体气流的方向。
5.如权利要求2所述的制备***，其特征在于：所述腔室为石英管，所述石英管的管壁厚2-5mm，管长0.8-2m，内径1-5cm。
6.如权利要求5所述的制备***，其特征在于：所述第一环形端和所述第二环形端的外径尺寸比所述石英管内径尺寸小5mm。
7.如权利要求1所述的制备***，其特征在于：所述马弗炉的加热温度为50-1200℃。
8.如权利要求1所述的制备***，其特征在于：所述***还包括：真空规，所述真空规设置在所述抽气管路上，用于实时测量所述腔室内的真空度。
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