PatViewer专利搜索
中国 发明 有效

一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法 【EN】A kind of preparation method of witch culture DLC film

申请(专利)号:CN201611188596.8国省代码:安徽 34
申请(专利权)人:【中文】蚌埠玻璃工业设计研究院 中国建材国际工程集团有限公司【EN】Bengbu design Institute of Glass Industry;China Triumph International Engineering Co., Ltd.
温馨提示:Ctrl+D 请注意收藏,详细著录项请登录检索查看。 Please note the collection. For details, please search the home page.

摘要:
【中文】本发明公开了一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将经过丙酮、酒精、去离子水等严格超声波清洗的衬底置于载物台上。(2)钨W、石墨C两靶材分别置于两个靶基座上,分别进行起辉溅射。(3)通入氩气,辉光放电,Ar+离子轰击靶材,以达到清除靶材表面杂质和氧化物的目的。(4)衬底在镀膜之前进行200C°‑400C°的加热。(5)在进行镀膜过程中,先在C靶上进行镀膜,而后转到W靶上,再转到C靶上,如此反复,达到制备高性能W掺杂类金刚石薄膜。 【EN】Paragraph:The invention discloses a kind of preparation method of witch culture DLC film, it is characterised in that comprise the following steps:(1)The substrate cleaned by the strict ultrasonic wave such as acetone, alcohol, deionized water is placed on objective table.(2)Tungsten W, the target of graphite C two are respectively placed on two target pedestals, and build-up of luminance sputtering is carried out respectively.(3)Argon gas is passed through, glow discharge, Ar+ Ions Bombardment targets remove the purpose of target material surface impurity and oxide to reach.(4)Substrate carried out 200C ° 400C ° of heating before plated film.(5)In coating process is carried out, plated film is first carried out on C targets, then gone on W targets, returned again on C targets, so repeatedly, reach preparation high-performance W doped diamond films.Image:

主权项:
【中文】一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)选用玻璃为衬底,分别用丙酮、酒精、去离子水对衬底进行超声波清洗,以去除衬底表面杂质和油污,然后并用热风吹干;(2)溅射腔室中采用钨W、石墨C为单独靶材;(3)用Ar+离子轰击靶材3‑5分钟,以清洗和活化靶材;(4)把经过清洗的衬底放入溅射腔室,对衬底进行加温,温度在200C°‑400C°;(5)在溅射腔室真空度抽至10‑5Pa时,通入氩气,使钨W、石墨C两靶同时起辉,进行3‑5分钟的预溅射,除去两靶材表面的杂质、污物;(6)进行溅射镀膜时,将衬底在两靶材溅射位置上分别进行分层磁控溅射镀膜,即C靶‑W靶‑C靶‑W靶‑C靶的位置上如此反复磁控溅射镀膜,进行溅射镀膜时两靶材的工艺参数分别为:W靶:功率50~300W,工作气压0.2~1.5Pa,溅射时间5~20min,偏压‑50~‑200W;石墨靶:功率50~300W,工作气压0.5~2.0Pa,溅射时间10~60min,偏压‑50~‑200W。 【EN】1. a kind of preparation method of witch culture DLC film, it is characterised in that comprise the following steps: (1)It is substrate from glass, ultrasonic wave is carried out to substrate with acetone, alcohol, deionized water respectively and is cleaned, to remove substrate Surface impurity and greasy dirt, then and use hot blast drying; (2)It is independent target that tungsten W, graphite C are used in sputtering chamber; (3)Use ArIons Bombardment target 3-5 minutes, to clean and activate target; (4)Substrate through over cleaning is put into sputtering chamber, substrate is heated, temperature is at 200C ° -400C °; (5)10 are evacuated in sputtering chamber vacuumDuring Pa, argon gas is passed through, makes tungsten W, the target of graphite C two build-up of luminance simultaneously, carry out 3-5 points The pre-sputtering of clock, removes impurity, the dirt of two target material surfaces; (6)When carrying out sputter coating, by substrate carried out respectively on two target as sputter positions layering magnetron sputtering plating, i.e. C targets- Such magnetron sputtering plating repeatedly on the position of W target-C target-W target-C targets, carries out the technological parameter point of two targets during sputter coating It is not:W targets:50 ~ 300W of power, 0.2 ~ 1.5Pa of operating air pressure, 5 ~ 20min of sputtering time, bias -50 ~ -200W;Graphite target: 50 ~ 300W of power, 0.5 ~ 2.0Pa of operating air pressure, 10 ~ 60min of sputtering time, bias -50 ~ -200W.


说明书

一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钨W掺杂类金刚石薄膜的制备方法,其主要用于航空航天领域,涉

及到器件的磨损,硬度等方面,属于薄膜与器件领域。

背景技术

类金刚石DLC是一种主要由sp3和sp2键组成的混杂亚稳态碳材料。由于具有与金

刚石膜(DF)相类似的性能--优异的机械特性、电学特性、光学特性、热学和化学特性等等,

因此得到国内外较多人员的极大兴趣。对于类金刚石薄膜来说,金刚石相(sp3)含量的多少

直接决定着薄膜的强度,但如果单纯的只含有sp3相其相应内应力也较大,不利于后续薄膜

在器件上的使用。国内外较多学者通过掺杂在不减少sp3含量的情况下能很有效的降低薄

膜的内应力。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法,通过适量的W掺杂在

不改变薄膜sp3含量的情况下大幅降低薄膜的内应力,以利于薄膜在器件中的使用。

本发明采用了一下技术方案:

一种钨掺杂类金刚石薄膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

(1)选用玻璃为衬底材料,分别用丙酮、酒精、去离子水对衬底进行严格的超声波清洗,

以达到去除衬底表面杂质和油污等,并用热风吹干;

(2)溅射腔室中分别采用钨W、石墨C为单独靶材;

(3)用Ar+离子轰击靶材3-5分钟,达到清洗和活化靶材的目的;

(4)把经过清洗的衬底放入溅射腔室,对衬底进行加温,温度在200°-400°衬底加热,目

标是为了掺杂物更好的掺入到类金刚石薄膜中;

(5)在溅射腔室真空度抽至10-5Pa时,通入氩气,使钨W、石墨C两靶同时起辉,进行3-5

分钟的预溅射,除去两靶材表面的杂质、污物;

(6)进行溅射镀膜时,将衬底在两靶材溅射位置上分别交替进行分层磁控溅射镀膜,即

C靶-W靶-C靶-W靶-C靶如此反复磁控溅射镀膜,根据薄膜性能要求,最终确定每个靶材工艺

参数和反复次数;

上述技术方案中,所用衬底可以为玻璃、Si片,不锈钢等任一种基材。

进行溅射镀膜时两靶材的工艺参数分别为:W靶:功率50~300W,工作气压0.2~

1.5Pa,溅射时间5~20min,偏压-50~-200W;石墨靶:功率50~300W,工作气压0.5~2.0Pa,溅射

时间10~60min,偏压-50~-200W;进行磁控溅射镀膜,镀膜后直接获得不同性能的W掺杂DLC

薄膜。

W和C靶可单独进行工艺参数的控制,以制成不同用途及性能特征的钨掺杂类金刚

石薄膜。

本发明的有益效果体现在:

1)可以各种衬底材料为基底,降低对基材的要求

2)分别改变W、C两靶的工艺参数,可制备不同性能的W掺杂DLC薄膜;

3)制备工艺简单,参数可控性较强,两块靶材即可实现不同性能、不同掺杂量的DLC薄

膜的制备。

具体实施方式

下面结合具体实验过程对本发明做进一步的详细说明:

实施例1:

以高纯度99.99%的钨W和石墨C作为溅射靶材,以玻璃为衬底,首先按照常规方法分别

用丙酮、酒精、去离子水对衬底材料进行超声波清洗,以去除表面油脂和污物,而后用热风

吹干,然后把其放入磁控溅射腔室中,对衬底进行加温,温度在200C°-400C°。

溅射腔室中分别采用钨W、石墨C为单独靶材,并用Ar+离子轰击靶材3-5分钟。

在溅射腔室真空度抽至10-5Pa时,通入氩气,使钨W、石墨C两靶同时起辉,进行3-5

分钟的预溅射,除去两靶材表面的杂质、污物;

在溅射腔室中真空度达到1.0*10-5Pa时,通入溅射气体氩气,将衬底放置在C靶溅射位

置后,使C靶起辉,功率100w,同时将位于C靶溅射位置的衬底基片上加偏压-100V,基片温度

为300°,使工作气压保持在0.5Pa,溅射时间10min。

而后W靶起辉,把基材转向W靶溅射位置,功率50w,偏压-50w,气压0.2Pa,溅射时间

5min,C靶和W靶如此交替反复溅射镀膜,总计镀5层薄膜,最终直接获得W掺杂DLC薄膜。

实施例1所制样品的的检测结果如下:粗糙度小为7.99nm,纳米硬度H为18Gpa,弹

性模量E为200Gpa。

实施例2:

以高纯度W和石墨作为溅射靶材,以玻璃为衬底材料,首先按照常规方法分别用丙酮、

酒精、去离子水对衬底材料进行超声波清洗,以去除表面油脂和污物,而后用热风吹干,然

后把其放入磁控溅射腔室中,对衬底进行加温,温度在200C°-400C°。

溅射腔室中分别采用钨W、石墨C为单独靶材,并用Ar+离子轰击靶材3-5分钟。

在溅射腔室真空度抽至10-5Pa时,通入氩气,使钨W、石墨C两靶同时起辉,进行3-5

分钟的预溅射,除去两靶材表面的杂质、污物;

当溅射腔室中真空度达到1.0*10-5Pa时,通入溅射气体氩气,使C靶起辉,功率200w,同

时在基片上加偏压-150V,基片温度为400°,使工作气压保持在1.0Pa,溅射时间30min;

而后W靶起辉,把基材转向W靶,功率100w,偏压-100w,气压0.5Pa,溅射时间20min,如此

反复,总计镀3层薄膜,最终直接获得W掺杂DLC薄膜。

实施例3:

以高纯度W和石墨作为溅射靶材,以玻璃为衬底材料,首先按照常规方法分别用丙酮、

酒精、去离子水对衬底材料进行超声波清洗,以去除表面油脂和污物,而后用热风吹干,然

后把其放入磁控溅射腔室中,对衬底进行加温,温度在200C°-400C°。

溅射腔室中分别采用钨W、石墨C为单独靶材,并用Ar+离子轰击靶材3-5分钟。

在溅射腔室真空度抽至10-5Pa时,通入氩气,使钨W、石墨C两靶同时起辉,进行3-5

分钟的预溅射,除去两靶材表面的杂质、污物;

当溅射腔室中真空度达到1.0*10-5Pa时,通入溅射气体氩气,使C靶起辉,功率300w,同

时在基片上加偏压-200V,基片温度为200°,使工作气压保持在2.0Pa,溅射时间20min,

而后W靶起辉,把基材转向W靶,功率80w,偏压-80w,气压0.5Pa,溅射时间...

=>>详细说明书全文请登录检索查看

图1
PatViewer知识产权搜索   专利、商标、地理标志、集成电路
©2018 IPPH.cn  主办单位:国家知识产权局知识产权出版社  咨询热线:01082000860-8588
浏览器:火狐、谷歌、opera、ie9及以上等  京ICP备09007110号 京公网安备 11010802026659号 开放平台