[發明專利]多級磁場電弧離子鍍和孿生靶中頻磁控濺射復合沉積方法

在審

• 申請號: 201610300074.6
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105734501A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 魏永強;宗曉亞;侯軍興;魏永輝;劉源;蔣志強;符寒光
• 申請（專利權）人: 魏永強
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及多級磁場電弧離子鍍和孿生靶中頻磁控濺射復合沉積方法，屬于材料表面處理技術領域。

背景技術

電弧離子鍍技術可以獲得包括碳離子在內的幾乎所有金屬離子，同時以高離化率、繞射性好、膜基結合力好、涂層質量好、沉積效率高和設備操作簡便等優點而受到重視，是目前在工業中得到廣泛應用的物理氣相沉積制備技術之一。其不僅可以用于制備金屬防護涂層，還可以通過工藝方法的調節，實現氮化物、碳化物等高溫陶瓷涂層的制備，同時在功能薄膜領域也有應用。即使對于形狀非規則的零部件，電弧離子鍍也可以實現薄膜的快速沉積，甚至也作為納米多層和超晶格薄膜制備方法（TayBK,ZhaoZW,ChuaDHC.Reviewofmetaloxidefilmsdepositedbyfilteredcathodicvacuumarctechnique[J].MaterSciEngR,2006,52(1-3):1-48.）。但是在電弧離子鍍制備薄膜的過程中，由于弧斑電流密度高達2.5~5×10¹⁰A/m²，引起靶材表面的弧斑位置處出現熔融的液態金屬，在局部等離子體壓力的作用下以液滴的形式噴濺出來，附著在薄膜表面或鑲嵌在薄膜中形成“大顆粒”（Macroparticles）缺陷（魏永強,文振華,蔣志強,田修波.大顆粒缺陷在電弧離子鍍所制備薄膜中的分布狀態研究[J].真空,2013,50(6):7-10.）。就像PM2.5對空氣質量的污染一樣，相對于厚度級別為微米或亞微米的薄膜，尺寸在0.1-10微米的大顆粒缺陷對薄膜的質量和性能有著嚴重的危害。隨著薄膜材料和薄膜技術應用的日益廣泛，大顆粒缺陷問題的解決與否成為電弧離子鍍方法進一步發展的瓶頸，嚴重制約了其在新一代薄膜材料制備中的應用。目前通常采用磁過濾的辦法過濾掉大顆粒，如中國專利用于材料表面改性的等離子體浸沒離子注入裝置（公開號：CN1150180，公開日期：1997年5月21日）中采用90°磁過濾彎管對脈沖陰極弧的大顆粒進行過濾，美國學者Anders等人(AndersS,AndersA,DickinsonMR,MacGillRA,BrownIG.S-shapedmagneticmacroparticlefilterforcathodicarcdeposition[J].IEEETransPlasmaSci,1997,25(4):670-674.)在文章中制作了“S”磁過濾彎管對陰極弧的大顆粒進行過濾，這些方法雖然在過濾和消除大顆粒方面有一定效果，但是等離子體的傳輸效率損失嚴重，使離子流密度大大降低。基于即能過濾大顆粒又能保證效率的基礎上，中國專利真空陰極弧直管過濾器(公開號：CN1632905，公開日期：2005年6月29日)中提出直管過濾的方法，但是這又降低了過濾效果，之后相關的研究人員還提出了多級磁場直管磁過濾的方法（魏永強,宗曉亞,蔣志強,文振華,陳良驥.多級磁場直管磁過濾與脈沖偏壓復合的電弧離子鍍方法,Zl2013102267544.）發現電弧離子鍍等離子體通過磁過濾裝置后可以保持高的傳輸效率和消除大顆粒。