[發(fā)明專利]用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710038437.4
• 申請日: 2007-03-26
• 公開（公告）號: CN101275216A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 馮煜東;王藝;王志民;速小梅;趙概
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: C23C14/20
• 分類號: C23C14/20;C23C14/24;C23C14/34;C23C14/35
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所
• 代理人: 徐筱梅

技術領域

本發(fā)明涉及用于航天器的鍺膜，特別是一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法。

背景技術

傳統(tǒng)方法以高純本征鍺作為靶材通過蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射等氣相沉積方法制備柔性基底鍍鍺膜，制備的鍺膜在低溫(低于-30℃)時其導電能力將大幅下降，表面電阻率高于10¹⁰Ω。對于大部分衛(wèi)星而言，工作溫度在-180℃～100℃之間，以傳統(tǒng)方法制備的鍺膜在低溫段不能滿足防靜電要求，為此必須對鍺膜的低溫導電能力進行改善。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，它解決了傳統(tǒng)本征鍺膜不具備低溫防靜電性能的問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是：

一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，其特征在于它包括下列步驟：

(1)對鍺靶材進行微量摻雜，并確定摻雜雜質類型、摻雜含量；

(2)根據(jù)上述確定結果制備靶材；

(3)通過氣相沉積方法制備柔性基底鍍鍺膜。

步驟(1)所述的摻雜雜質類型為n型雜質的P、As；P型雜質的B、Ga；摻雜含量為有效雜質載流子濃度1.0×10¹¹cm^-3～1.0×10¹³cm^-3。

步驟(2)所述靶材的制備包括電子束蒸發(fā)鍍用原料及磁控濺射用磁控靶的制備。

步驟(3)所述的氣相沉積方法為電子束蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射法。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明可適用于航天器用防靜電、熱控鍺膜的低溫防靜電性能提高，可廣泛用于各類航天器的熱控制。

(2)提出用微量淺能級雜質摻雜的方法對低溫電導進行適當補償，以提高鍺膜低溫防靜電性能，同時不影響其微波透過性能。

具體實施方式

步驟(1)所述的摻雜雜質類型的選定主要考慮雜質的導電類型、遷移率及其在鍺中的雜質能級；摻雜濃度的計算主要計算載流子濃度水平，以保證在常溫下本征載流子占主導地位，而在-180℃～100℃下雜質載流子可完全電離且載流子濃度滿足衛(wèi)星防靜電要求，選用的摻雜雜質有n型雜質如P、As及P型雜質如B、Ga等，摻雜含量為有效雜質載流子濃度1.0×10¹¹cm^-3～1.0×10¹³cm^-3，因n型雜質遷移率高，宜選用n型雜質。

步驟(2)所述靶材的制備包括電子束蒸發(fā)鍍用原料及磁控濺射用磁控靶的制備，首先用純度99.999～99.99999％的多晶鍺材料制備摻雜單晶鍺，制備方法有直拉法及區(qū)熔法，晶體生長過程中在熔液中加入摻雜劑，摻雜劑嚴格按照步驟(1)所確定的雜質類型和雜質濃度選用，制備出的摻雜單晶鍺粉碎為直徑1～5mm的顆粒作為電子束蒸發(fā)鍍用原料，也可用金剛石刀具裁切成厚度為5～20mm、長寬各為50～200mm的摻雜單晶鍺片材，然后用純銦金屬幫定(Bonding)在磁控靶水冷銅或鉬背板上。

步驟(3)所述的氣相沉積方法為常用的電子束蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射法，采用步驟(2)制備的蒸發(fā)原料或濺射靶材，將磁控濺射用靶材安裝在鍍膜機靶基座上，將電子束蒸發(fā)鍍用原料放入坩堝中，用脫脂棉紗蘸無水乙醇、丙酮等清洗液對真空室進行清洗擦拭；將厚度為12～250μm的聚酰亞胺基底裝入鍍膜機中，鍍膜機抽真空至1.0×10^-3Pa，開啟離子源、供氣系統(tǒng)、走帶裝置，用離子束對基底進行預處理，離子種類：Ar⁺；離子源功率：500～1500W；離子源工作電壓：250～700V；放電電流：0.5～5A；工作壓力：0.3～3Pa。開啟鍍膜系統(tǒng)，在聚酰亞胺基底上制備鍺膜，濺射鍍膜的功率約為1000～5000W，工作氣體為高純氬氣(99.99％)，工作壓力為1.0×10^-1～1Pa；電子束蒸發(fā)鍍膜的電子槍功率為5000～15000W，工作壓力為1.0×10^-3～5.0×10^-3Pa；制備過程中嚴格控制污染，鍍膜完成，取出薄膜。

實施例

(1)選用n型雜質P作為摻雜雜質，確定摻雜濃度為1.0×10¹²cm^-3。