[發明專利]一種適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法

有效

• 申請號: 201811644666.5
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109536890B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 儲開榮;劉曉芳;盛興;李冬鳳
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明公開了一種適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法，該方法包括如下步驟：在襯底上形成鉻膜；在濕氫氛圍中，將形成有鉻膜的該襯底于900～1300℃溫度下保溫至鉻膜完全氧化成氧化鉻膜。該方法降低了在電真空器件上形成高質量的氧化鉻薄膜的工藝控制難度，從而減小了電真空器件在高梯度電場下的擊穿幾率。

技術領域

本發明涉及電真空領域。更具體地，涉及一種適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法。

背景技術

在電真空領域，在陶瓷或金屬襯底上涂覆厚度為0.5nm～150nm的氧化鉻薄膜，可以有效地降低其在高梯度電場下的擊穿幾率。目前電真空領域中常用的氧化鉻薄膜制備方法是采用反應濺射法，即在磁控濺射或多弧離子鍍設備中，離子轟擊鉻靶濺射出游離的鉻原子，同時通入氧氣與游離鉻反應生成氧化鉻。為保證充分反應，防止金屬鉻沉積在襯底上，需要通入過量的氧氣，并使工作腔室處于高溫以提高反應幾率。但該方法存在以下缺陷：1)反應濺射存在對氧氣流量控制要求高的問題，太低，鉻得不到充分氧化，薄膜導電，影響二次電子發射系數和陶瓷耐壓；太高，富裕氧含量在電真空器件中緩釋，將影響器件性能；2)由于磁控濺射或多弧離子鍍在起輝或起弧過程中，離子流大小不穩，導致這段過程中生成的薄膜成分復雜、缺陷多、性能差，對于厚度≤10nm的薄膜質量影響尤其嚴重；3)工作腔室在高溫下通氧氣，設備零部件迅速氧化，導致金屬件老化、絕緣件漏電；并且在制備其它薄膜時設備零部件釋放氧氣，導致工件含氧量過高。

因此，需要提供一種新的適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法，以克服上述存在的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法，該方法降低了電真空領域中，在電真空器件上形成氧化鉻薄膜的工藝控制難度，避免了現有的在制備過程中存在的未氧化或氧含量過高的缺陷，提高了氧化鉻薄膜的質量，進一步減小了器件在高梯度電場下的擊穿幾率。

為達到上述目的，本發明提供一種適用于電真空器件的在襯底上形成氧化鉻膜的方法，該方法包括如下步驟：

在襯底上形成鉻膜；

在濕氫氛圍中，將形成有鉻膜的該襯底于900～1300℃溫度下保溫至鉻膜完全氧化成氧化鉻膜。

優選地，所述襯底的材質為陶瓷或金屬。

優選地，所述金屬選自無氧銅、無磁不銹鋼、可伐、純鐵、鎳銅、鉬銅等電真空金屬中的一種。

優選地，所述陶瓷選自氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、氮化鋁陶瓷、氮化硼陶瓷等電真空陶瓷中的一種。

優選地，所述在襯底上形成鉻膜的方法選自磁控濺射、多弧離子鍍或蒸發中的一種或幾種。

優選地，所述濕氫氛圍中，露點≥-30℃，優選為-30℃～-10℃。

優選地，所述鉻膜的厚度為0.25～75nm，優選為1～60nm。

優選地，所述保溫的溫度低于襯底熔點的0.9倍。

優選地，當所述襯底的材質選自氧化鋁陶瓷或氧化鈹陶瓷時，所述保溫的溫度為1000℃～1200℃。

優選地，當所述襯底的材質為無氧銅時，所述保溫的溫度為900℃～970℃。

優選地，當所述襯底的材質選自無磁不銹鋼、可伐、純鐵、鎳銅或鉬銅時，所述保溫的溫度為1100℃～1300℃。

優選地，所述保溫的時間為0.5～8小時。

優選地，所述襯底為電真空器件中承受直流高壓或微波功率的零部件。

優選地，所述電真空器件中承受直流高壓或微波功率的零部件選自電子槍瓷環、陶瓷輸能窗、高頻零件或輸能零件。