[發(fā)明專利]一種二次電子發(fā)射薄膜的緩沖層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611097342.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN106637079B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡文波;李潔;吳勝利;魏強(qiáng);華星;郝玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/08
• 分類號(hào): C23C14/08;C23C14/34;H01J43/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發(fā)明公開了一種二次電子發(fā)射薄膜的緩沖層及其制備方法。制備摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜二次電子發(fā)射源時(shí)，先在金屬基底上采用濺射鎳靶或?yàn)R射氧化鎳靶方式沉積一層氧化鎳緩沖層，然后再在氧化鎳緩沖層之上沉積摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜。沉積氧化鎳緩沖層時(shí)，金屬基底的溫度設(shè)置為200?400℃，鍍膜腔中同時(shí)通入氬氣和氧氣或只通入氬氣，氣壓為0.1?1Pa。氧化鎳緩沖層的厚度為5?90nm，氧化鎳晶粒尺寸為3?20nm。在金屬基底上沉積氧化鎳緩沖層，有助于在隨后沉積摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜時(shí)，減小金屬沉積對(duì)氧化鎂晶粒生長的抑制作用，促進(jìn)氧化鎂晶粒生長，可提高該復(fù)合薄膜的二次電子發(fā)射性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電子材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于電子倍增器、光電倍增管等器件的二次電子發(fā)射薄膜的緩沖層及其制備方法。

背景技術(shù)

氧化鎂薄膜因?yàn)榫哂卸坞娮影l(fā)射系數(shù)高、抗帶電粒子轟擊性能好及制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，目前作為二次電子發(fā)射源被廣泛應(yīng)用于圖像增強(qiáng)器、電子倍增器、光電倍增管、正交場放大器和等離子體顯示器等器件中。在用于電子倍增器、光電倍增管等器件時(shí)，為了使器件獲得長的使用壽命，二次電子發(fā)射源必須能耐受較大束流密度電子束的長時(shí)間轟擊，因此制備的氧化鎂薄膜厚度需要達(dá)到幾十納米甚至一百納米以上。但是，由于氧化鎂是絕緣材料，較厚的氧化鎂薄膜在電子束轟擊下會(huì)產(chǎn)生表面充電現(xiàn)象，這會(huì)使其二次電子發(fā)射快速衰減，從而影響薄膜二次電子發(fā)射的穩(wěn)定性。這一問題限制了氧化鎂薄膜在高增益、長壽命電子器件中的應(yīng)用。

為了避免較厚的氧化鎂薄膜在電子束持續(xù)轟擊下產(chǎn)生表面充電現(xiàn)象，可在氧化鎂薄膜中摻入一定比例的導(dǎo)電性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬材料(如金、鉑、銀等)以形成摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜。由于金屬材料的摻入，復(fù)合薄膜的導(dǎo)電性得到改善，使其在膜層較厚時(shí)仍能有效避免表面充電，因而可以通過增加薄膜厚度以提高薄膜耐受較大束流密度電子束長時(shí)間轟擊的性能。

作為二次電子發(fā)射源應(yīng)用的摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜通常采用濺射法制備。但是，實(shí)驗(yàn)研究表明，在摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜制備過程中，金屬材料沉積時(shí)的團(tuán)聚現(xiàn)象會(huì)影響氧化鎂的結(jié)晶并減小氧化鎂的晶粒尺寸，從而降低了復(fù)合薄膜的二次電子發(fā)射性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種二次電子發(fā)射薄膜的緩沖層及其制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種二次電子發(fā)射薄膜的緩沖層及其制備方法，制備摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜二次電子發(fā)射源時(shí)，先對(duì)待沉積薄膜的金屬基底進(jìn)行清洗處理，然后在金屬基底上采用濺射法沉積一層氧化鎳緩沖層，氧化鎳緩沖層的厚度為5-90nm，氧化鎳晶粒尺寸為3-20nm，摻入金屬材料的氧化鎂復(fù)合薄膜沉積于氧化鎳緩沖層之上。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：在金屬基底上沉積氧化鎳緩沖層之前，對(duì)金屬基底進(jìn)行清洗處理，將金屬基底放入容器中，在容器中倒入丙酮浸泡金屬基底，并將容器放入超聲波清洗機(jī)中對(duì)金屬基底進(jìn)行超聲波清洗10-30分鐘，接著，將容器中丙酮依次替換為乙醇和純水，再分別對(duì)金屬基底進(jìn)行超聲波清洗10-30分鐘，此后，將金屬基底放入烘箱中在40-80℃的環(huán)境中烘干，最后，對(duì)金屬基底待沉積薄膜的表面進(jìn)行氬離子濺射處理5-10分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：采用直流濺射法或射頻濺射法濺射鎳靶，在金屬基底表面沉積一層氧化鎳緩沖層，沉積過程中向鍍膜腔體內(nèi)同時(shí)通入氬氣與氧氣，總氣壓為0.1-1Pa，氬氣與氧氣的流量比為10:1-1:1。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：采用射頻濺射法濺射氧化鎳靶，在金屬基底表面沉積一層氧化鎳緩沖層，沉積過程中向鍍膜腔體內(nèi)通入氬氣，壓強(qiáng)為0.1-1Pa。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：在金屬基底上沉積氧化鎳緩沖層時(shí)，金屬基底的溫度為200-400℃。