[發明專利]一種共摻雜類金剛石薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201710800552.4
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107686972A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 彭壽;沈洪雪;金克武;王天齊;甘治平;李剛;姚婷婷;楊勇
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所34113
• 代理人: 尹杰

技術領域

本發明涉及薄膜與器件技術領域，特別涉及一種共摻雜類金剛石薄膜的制備方法。

背景技術

類金剛石薄膜是一種性能類似于金剛石的非晶碳膜，具有金剛石的相關性能。它的硬度僅次于金剛石，其具有優異的機械特性、光學特性和化學特性，早已被國內外使用。但對于DLC薄膜來說，無摻雜DLC膜因含金剛石相（sp3）較少，使得其硬度不高，而且膜內部存在較大內應力而不利于后續薄膜器件的加工使用。

發明內容

本發明的目的是為了解決被禁技術中存在的缺點，而提出的一種共摻雜類金剛石薄膜的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種共摻雜類金剛石薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、選用0.3-0.5mm的超白玻璃為襯底材料；

步驟二、對襯底材料進行超聲波清洗；

步驟三、設置W靶材和C靶材，W靶材和C靶材相交是設置，且兩靶材的交點位于樣品架處；

步驟四、把清洗后的超白玻璃襯底放置于樣品架上；

步驟五、使用Ar離子轟擊W、C兩靶材，達到清洗和活化靶材的作用；

步驟六、把清洗后的襯底材料放入真空度抽至3.0×10^-4—5.0×10^-4Pa的濺射腔室內，通入氬氣進行預濺射起輝，同時再通入氮氣。

在上述技術方案的基礎上，可以有以下進一步的技術方案：

所述襯底材料為0.4mm的超白高透玻璃。

所述W靶材和所述C靶材與水平面都成45°交角。

所述W靶材和所述C靶材的功率能夠單獨調節。

所述薄膜的整個制備過程中保持所述W靶材和所述C靶材的基距，以及襯底轉速不變。

步驟二采用丙酮、酒精和去離子水分別對所述襯底材料進行超聲波清洗，以達到去除襯底表面雜質和油污的目的，清洗后用熱風吹干。

步驟六中在通入氬氣后，讓兩靶材空燒一段時間，除表面的雜質以及氧化物。

步驟六中所述濺射腔室的真空度為4.0×10^-4Pa。

步驟六中濺射起輝的電源為直流電源，進行濺射鍍膜時，W靶材和C靶材的工藝參數為：兩靶材功率都為20—50W，氬氣與氮氣的流量比例為3:1—16:1，具體的為氬氣10—40sccm、氮氣2—10sccm，工作氣壓為0.2—2.0Pa，濺射時間10—60s。

本發明的優點在于：本發明的W靶材和C靶材獨立控制，通過改變兩靶的工藝參數以及氮氣量，能夠制備出各種高性能的薄膜，其制備工序簡單，變參數較少，實驗易控制，可根據實際需要制備不同硬度和透過率的薄膜。

具體實施方式

為了使本發明更加清楚明白，以下對本發明詳細說明，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例一、本發明提供的一種共摻雜類金剛石薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、選用0.3-0.5mm高透的超白玻璃為襯底材料，本方案襯底材料的厚度優選為0.4mm。

步驟二、對襯底材料進行超聲波清洗，采用丙酮、酒精和去離子水分別對襯底材料進行超聲波清洗，以達到去除襯底表面雜質和油污的目的，清洗后用熱風吹干。

步驟三、設置W靶材和C靶材，W靶材和C靶材相交，且兩靶材與水平面都成45°交角，W靶材和C靶材均通過靶基距的調節，使得兩靶材的交點位于樣品架處，W靶材和C靶材的功率能夠單獨調節，薄膜的整個制備過程中保持所述W靶材和所述C靶材的基距，以及襯底轉速不變。

步驟四、把清洗并吹干后的超白玻璃襯底放置于樣品架上。

步驟五、使用Ar離子轟擊W、C兩靶材，達到清洗和活化靶材的作用。

步驟六、把清洗后的襯底材料放入真空度抽至3.0×10^-4—5.0×10^-4Pa的濺射腔室內，本方案濺射腔室的真空度優選為4.0×10^-4Pa，通入氬氣進行預濺射起輝，同時再通入氮氣，以達到除去兩靶材表面的雜質、污物的目的，通入氬氣后，讓兩靶材空燒一段時間，除表面的雜質以及氧化物，濺射起輝的電源全部使用直流電源。