納米團簇束流沉積系統

 納米團簇束流沉積系統

作為納米結構的基本組成單元，團簇或納米顆粒在納米科學中具有關鍵的地位。我們設計研制了兩套氣體聚集型團簇源：基于熱蒸發的氣體聚集團簇束流源和磁控等離子體聚集型團簇源。以團簇源為中心構成了團簇束流實驗和沉積系統。

在此基礎上我們開發了一系列金屬、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等純金屬團簇及其合金團簇，C、Si、Ge、InSb、Te等非金屬團簇，SnO、CrO2、VO2、SiOx等氧化物團簇，及BN、CN等氮化物團簇。建立了反應等離子體氣相聚集制備亞穩相金屬氧化物納米團簇的新工藝流程，發展了基于中頻脈沖磁控濺射的反應等離子體氣相聚集模式的團簇源，能有效地通過金屬前驅物獲得金屬氧化物團簇。由這種團簇生長模式可獲得一些在常規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簇源，開發了雙金屬團簇交替沉積及復合的新工藝流程，通過控制沉積過程參數，實現合金納米顆粒或雙金屬包裹納米顆粒的氣相制備。這為實現以廉價金屬合金取代貴金屬材料，獲得近距鄰接團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。

我們有兩項關鍵指標:

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

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