1.利用一种设备在异形件表面制备三维金属单质薄膜的方法,其特征在于:该设备包括反应室腔体(25)、喷液雾化系统(24)、气体供给系统、真空系统、温控系统、数据采集系统以及计算机控制系统;所述反应室腔体(25)分别与喷液雾化系统(24)、真空系统、温控系统相连通;所述气体供给系统分别与反应室腔体(25)、喷液雾化系统(24)相连通;所述计算机控制系统与数据采集系统相连,所述数据采集系统与反应室腔体(25)、喷液雾化系统(24)、气体供给系统、真空系统、温控系统相连,用于监测各个子系统的运行状态并汇总给计算机控制系统;所述反应室腔体(25)包括位于腔体外部的载流管(7)以及位于腔体内部的喷管(8)、喷嘴(9)、加热台(10),所述加热台(10)上布置有基板(11),喷管(8)的喷嘴(9)正对基板(11);所述气体供给系统包括惰性气瓶(16)、载流气瓶(17)、还原保护气瓶(18);所述惰性气瓶(16)通过管道与喷液雾化系统(24)的液态前驱体原料罐(1)连通,用于防止液态前驱体氧化变质并将其压入管道;所述载流气瓶(17)通过管道与喷液雾化系统(24)的挥发罐(6)连通,用于携带前驱体一同进入反应室腔体(25);所述还原保护气瓶(18)通过管道与反应室腔体(25)外部的载流管(7)连通,用于防止金属单质薄膜在沉积过程中发生氧化;
所述方法包括以下步骤:(a)利用金属有机化合物、溶剂配制液态前驱体;(b)将液态前驱体注入液态前驱体原料罐(1)中,将待加工异形件洗净后置于加热台(10)上,启动设备并设置好沉积参数,进行CVD反应即可在异形件外表面、凹槽和管内获得三维金属单质薄膜;
所述异形件具体为具有凹槽的中空管;步骤(a)所述金属有机化合物为双(2,2,6,6‑四甲基‑3,5‑庚二酮)化铜、二异丙氧基双(2,2,6,6‑四甲基‑3,5‑庚二酸钛)或乙酰丙酮铱;所述溶剂为四氢呋喃;所述金属单质薄膜具体为铜、钛或铱;液态前驱体中金属有机化合物、溶剂的比例为1 g:50‑500 mL;
步骤(b)CVD过程中液态前驱体的流速为0.5‑10 g/min,载流气的流量不超过10000 sccm,还原保护气的流量不超过1000 sccm,惰性气的压强不超过1 MPa,反应室腔体内部的压强控制在50‑5000 Pa,沉积时间控制在10‑5000 min,沉积温度控制在400‑1200℃,挥发罐内温度高于金属有机化合物的熔点2‑30℃。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述喷液雾化系统(24)包括液态前驱体原料罐(1)、抽液开关(2)、喷雾器(3)、蒸发器(5)、挥发罐(6),其中液态前驱体原料罐(1)通过管道依次与抽液开关(2)、喷雾器(3)、挥发罐(6)相连通,所述喷雾器(3)的喷嘴位于挥发罐(6)顶部,所述蒸发器(5)位于挥发罐(6)内部;抽液开关(2)打开后,液态前驱体原料罐中的液体被抽送至喷雾器(3)喷出,喷雾(4)在下落过程中被蒸发器(5)加热,气化后的前驱体随载流气进入反应室腔体(25)内喷出,在基板(11)上沉积形成三维金属单质薄膜。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述真空系统包括放气阀(13)、蝶阀(14)、真空泵(15);所述真空泵(15)、蝶阀(14)通过管道与反应室腔体(25)连通,所述放气阀(13)设置在反应室腔体(25)上并与腔体内部连通。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述温控系统包括加热元件、循环冷却水系统;所述循环冷却水系统包括冷却元件、冷却水管及冷水机,所述冷却元件、冷水机通过冷却水管相连;循环冷却水通过管道流经与加热元件、反应室腔体相连的冷却元件进出水口,用于调控反应室腔体(25)内部温度。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述数据采集系统包括真空计(12)、流量计(19)、红外测温仪(20)、数据采集仪(22);所述真空计(12)、红外测温仪(20)均与反应室腔体(25)内部相连通,分别用于监测腔体内部真空度、温度并通过数据采集仪(22)传输给计算机控制系统;流量计(19)分别与气体及液体输送管道相连,用于测量气体、液体的实时流量。