[發明專利]一種熱陽極法生產高性能類金剛石的裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201910658837.8
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110257797A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 黃仕江;蔣源;袁明
• 申請（專利權）人: 上海妙殼新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種熱陽極法生產高性能類金剛石的裝置，所述陰極弧源與真空腔體之間通過交流電源連接，且真空腔體的左側設置有位于前后側的第三磁場和第二磁場，所述真空腔體的內腔右側設置有熱陽極，且熱陽極與左側的陰極弧源之間設置有隔離板，所述真空腔體上開設有與熱陽極對應的氣體進入口，且熱陽極與真空腔體之間通過直流電源連接。其使用方法包括以下步驟：S1靶材選擇、S2熱陽極選擇、S3氣體選擇和S4陰極弧源設置。在該發明中，我們使用的是陰極弧源和熱陽極來離化含C的氣體，其離化電流高達100?400A,可以穩定的高速沉積含H比較小的致密的優質的金剛石,其含H量小于15％，沉積速度可以達到8微米/小時。

技術領域

本發明涉及熱陽極發生產高性能金剛石技術領域，具體為一種熱陽極法生產高性能類金剛石的裝置及其使用方法。

背景技術

在PVD物理氣相沉積)沉積DLC(類金剛石)中，特別是使用含C(碳)的氣體沉積含H(氫)的DLC(類金剛石),采用多種的輔助等離子沉積，要解決含C氣體的離化問題，由于C的離化難度較大，無論采用濺射輔助和離子源輔助，都存在一個問題，其離化的C+離子都不超過5-10％多數都是含氫的激化態的CH+,沉積的DLC結合力和硬度和致密度都存在一定的問題，特別在PVD生產設備的保養問題，每生產一次產品，都要清除沉積在爐體上的碳灰，這些碳灰都是未離化的C，為此，我們提出一種通過電弧離子源和熱陽極離化含C的氣體的裝置和使用方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱陽極法生產高性能類金剛石的裝置及其使用方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種熱陽極法生產高性能類金剛石的裝置，包括真空腔體以及開設在真空腔體后端的出氣口，所述真空腔體的內腔左側設置有陰極弧源，且陰極弧源的前后側均設置有第一磁場，所述陰極弧源與真空腔體之間通過交流電源連接，且真空腔體的左側設置有位于前后側的第三磁場和第二磁場，所述真空腔體的內腔右側設置有熱陽極，且熱陽極與左側的陰極弧源之間設置有隔離板，所述真空腔體上開設有與熱陽極對應的氣體進入口，且熱陽極與真空腔體之間通過直流電源連接。

優選的，所述隔離板為懸浮電位。

優選的，所述陰極弧源的靶材為含碳量大于30％上的合金或者鑲嵌靶。

優選的，所述合金靶材為碳化鉻。

優選的，所述熱陽極的材質為石墨或者是高熔點金屬。

優選的，所述陰極弧源和熱陽極均可以為單個或者多個。

優選的，所述氣體為乙炔。

優選的，所述熱陽極的電阻小于5Ω。

優選的，所述熱陽極與第一磁場的距離為10-15cm，熱陽極與第一磁場的磁場量大于60高斯，且采用閉合磁場結構。

其使用方法，包括以下步驟：

S1：靶材選擇：選擇碳化鉻，三個；

S2：熱陽極選擇：選擇石墨，三個，沉積的時候溫度大于600℃，熱陽極的閉合磁場強度為80～120高斯；

S3：氣體選擇：氣體為乙炔，速度為300scm，同時混入氬氣，速度為100scm，真空腔體內的氣壓為0.25～0.6par；

S4：陰極弧源設置：陰極弧源的電流為210～240A，熱陽極的電流為210～240A。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：在該發明中，我們使用的是陰極弧源和熱陽極來離化含C的氣體，其離化電流高達100-400A,可以穩定的高速沉積含H比較小的致密的優質的金剛石,其含H量小于15％，沉積速度可以達到8微米/小時。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。