納米團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)

作為納米結(jié)構(gòu)的基本組成單元，團(tuán)簇或納米顆粒在納米科學(xué)中具有關(guān)鍵的地位。我們設(shè)計研制了兩套氣體聚集型團(tuán)簇源：基于熱蒸發(fā)的氣體聚集團(tuán)簇束流源和磁控等離子體聚集型團(tuán)簇源。以團(tuán)簇源為中心構(gòu)成了團(tuán)簇束流實驗和沉積系統(tǒng)。

在此基礎(chǔ)上我們開發(fā)了一系列金屬、合金、氧化物、氮化物納米粒子束流的制備流程。涉及的材料包括：Ag、Al、Pb、Sn、Pd、Cr、V、Tb、Fe、Cu等純金屬團(tuán)簇及其合金團(tuán)簇，C、Si、Ge、InSb、Te等非金屬團(tuán)簇，SnO、CrO2、VO2、SiOx等氧化物團(tuán)簇，及BN、CN等氮化物團(tuán)簇。建立了反應(yīng)等離子體氣相聚集制備亞穩(wěn)相金屬氧化物納米團(tuán)簇的新工藝流程，發(fā)展了基于中頻脈沖磁控濺射的反應(yīng)等離子體氣相聚集模式的團(tuán)簇源，能有效地通過金屬前驅(qū)物獲得金屬氧化物團(tuán)簇。由這種團(tuán)簇生長模式可獲得一些在常規(guī)的氣相沉積薄膜制備過程中難以形成的金屬氧化物材料，例如：鐵磁性球形CrO2納米顆粒膜的常溫低壓合成。基于雙靶磁控等離子體氣體聚集團(tuán)簇源，開發(fā)了雙金屬團(tuán)簇交替沉積及復(fù)合的新工藝流程，通過控制沉積過程參數(shù)，實現(xiàn)合金納米顆粒或雙金屬包裹納米顆粒的氣相制備。這為實現(xiàn)以廉價金屬合金取代貴金屬材料，獲得近距鄰接團(tuán)簇陣列納米光電和氣體傳感器件的低成本制備提供了基礎(chǔ)。

我們有兩項關(guān)鍵指標(biāo):

l 在更低的功率下獲得更寬的可調(diào)沉積速率：<0.001nm/s~10nm/s at a source-sample distance of 200mm（for Cu） （500W power supply）

l 更高的束流準(zhǔn)直度（高定向團(tuán)簇束流）：Beam diameter 6mm at a source-sample distance 200mm（for Cu@ F3mm nozzle，zui小發(fā)散角2.7°）