[發明專利]一種高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710307426.5
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107142449B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 李愷;吳衛東;羅炳池;羅江山;張吉強;譚秀蘭;李文琦;金雷;何玉丹
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/16;C23C14/24;B24B1/00
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙) 51235
• 代理人: 鄧昉

本發明公開了一種高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜的制備方法，依次包括以下步驟：在銅塊體表面加工出高精度的臺階；精細研磨銅臺階端面粗糙度至納米量級；在銅臺階端面蒸發沉積鋁薄膜；在鋁薄膜表面沉積鈹薄膜；采用NaOH溶液反應去除鋁薄膜襯底，得到高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜；本發明極大提高了極小尺寸自支撐鈹薄膜的尺寸精度，精度可達1μm；并且所得的自支撐鈹薄膜表面光滑，無砂眼，形狀規則，質量優良。

技術領域

本發明涉及自支撐鈹薄膜技術領域，更具體地說，本發明涉及一種高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜的制備方法。

背景技術

鈹(Be)是稀有金屬之一，與其它低序數金屬材料相比，具有密度低、熔點高、強度及彈性模量高、比熱容大、X射線透過率極高、可調控熱中子散射等特點，其獨特的物理化學性質使其在核工業、航空航天、冶金工業及高科技領域具有重要的應用價值。

自支撐鈹薄膜是指無襯底支撐而獨立存在的鈹薄膜，本發明的“高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜”，除非特別說明，是指外形（圓形或方形）尺寸小于1mm，一般介于數十至數百μm，尺寸精度達1μm，厚度為1μm~10μm的精密自支撐鈹薄膜。高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜常用于激光物理實驗中的狀態方程靶、某些精密儀器上的X射線濾片等，該靶或濾片對于自支撐鈹薄膜的外形尺寸精度要求極高，常規自支撐薄膜制備方法無法滿足要求。

目前已經報道了大尺度自支撐鈹薄膜的制備方法，一般采用一定尺寸的掩膜作為自支撐鈹薄膜外形，掩膜的尺寸精度一般不高，同時在沉積薄膜時由于掩膜厚度所造成的陰影效應，最終導致自支撐鈹薄膜的尺寸與掩膜尺寸存在差異，該種方法對于制備高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜的適用性較低。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜，以解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜的制備方法，依次包括以下步驟：

(a) 在銅塊體表面加工出高精度的臺階；

(b) 精細研磨銅臺階端面粗糙度至納米量級；

(c) 在銅臺階端面蒸發沉積鋁薄膜；

(d) 在鋁薄膜表面沉積鈹薄膜；

(e) 采用NaOH溶液反應去除鋁薄膜襯底，得到高精度極小尺寸自支撐鈹薄膜。

作為優選的技術方案：步驟(a)所述的銅塊體為純銅材料，所述銅塊體的尺寸為10mm×10mm×10mm~15mm×15mm×15mm，高精度的臺階采用精密數控加工，臺階高度1mm~2mm，臺階外形（圓形或方形）尺寸小于1mm，所述臺階精度控制在1μm。

采用精密數控加工可有效保證銅臺階的尺寸精度，而高精度的臺階尺寸是保證極小尺寸自支撐鈹薄膜精度的關鍵。

作為優選的技術方案：步驟(b)所述的精細研磨采用高效精密拋光機進行。

作為進一步優選的技術方案：所述的精細研磨方法為：拋光機的上下拋光盤分別以不同旋轉方向反向旋轉，研磨液采用顆粒為微納量級的金剛石拋光液或氧化物拋光液，研磨后的臺階端面粗糙度數值用探針式輪廓儀表征，其值小于50nm，以滿足沉積可溶性薄膜時對襯底的粗糙度要求。

作為優選的技術方案：步驟(c)所述的鋁薄膜采用熱蒸發制備，鋁薄膜厚度0.5μm~1μm，表面粗糙度Ra值不超過50nm。

作為優選的技術方案：步驟(d)所述的鈹薄膜采用磁控濺射沉積，鈹薄膜厚度為1μm~10μm，鈹薄膜表面粗糙度Ra值不超過100nm。

作為優選的技術方案：步驟(e)所述的NaOH溶液，其濃度值為3wt.‰~6wt.‰。