纳米团簇束流沉积系统

 纳米团簇束流沉积系统

作为纳米结构的基本组成单元，团簇或纳米颗粒在纳米科学中具有关键的地位。我们设计研制了两套气体聚集型团簇源：基于热蒸发的气体聚集团簇束流源和磁控等离子体聚集型团簇源。以团簇源为中心构成了团簇束流实验和沉积系统。

在此基础上我们开发了一系列金属、合金、氧化物、氮化物纳米粒子束流的制备流程。涉及的材料包括：Ag、Al、Pb、Sn、Pd、Cr、V、Tb、Fe、Cu等纯金属团簇及其合金团簇，C、Si、Ge、InSb、Te等非金属团簇，SnO、CrO2、VO2、SiOx等氧化物团簇，及BN、CN等氮化物团簇。建立了反应等离子体气相聚集制备亚稳相金属氧化物纳米团簇的新工艺流程，发展了基于中频脉冲磁控溅射的反应等离子体气相聚集模式的团簇源，能有效地通过金属前驱物获得金属氧化物团簇。由这种团簇生长模式可获得一些在常规的气相沉积薄膜制备过程中难以形成的金属氧化物材料，例如：铁磁性球形CrO2纳米颗粒膜的常温低压合成。基于双靶磁控等离子体气体聚集团簇源，开发了双金属团簇交替沉积及复合的新工艺流程，通过控制沉积过程参数，实现合金纳米颗粒或双金属包裹纳米颗粒的气相制备。这为实现以廉价金属合金取代贵金属材料，获得近距邻接团簇阵列纳米光电和气体传感器件的低成本制备提供了基础。

我们有两项关键指标:

l 在更低的功率下获得更宽的可调沉积速率：<0.001nm/s~10nm/s at a source-sample distance of 200mm（for Cu） （500W power supply）

l 更高的束流准直度（高定向团簇束流）：Beam diameter 6mm at a source-sample distance 200mm（for Cu@ F3mm nozzle，zui小发散角2.7°）