[發明專利]一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備

有效

• 申請號: 201910830902.0
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110373651B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 蔡茜;付斗才
• 申請（專利權）人: 成都道啟弘環境科技有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/511
• 代理公司: 成都為知盾專利代理事務所(特殊普通合伙) 51267
• 代理人: 李漢強

本發明公開了一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備，其中主要由微波發生器、微波發射喇叭、工藝進氣管、微波屏蔽層、旋轉托盤、水冷系統、真空系統和鍍膜殼體組成，其中鍍膜殼體是具有密封性能的腔體。工作時，工藝氣通過進氣管進入微波發射喇叭，利用微波將工藝氣進行裂解并等離子化，經過裂解等離子化后碳原子作為鍍金剛石薄膜的碳源材料。本發明是通過改變微波頻率和工藝氣介質，實現SP2和SP3型納米金剛石鍍膜。采用微波鍍膜效率顯著，所鍍納米金剛石薄膜厚度均勻，表面光滑平整，且不易損壞待鍍膜基材，在各種工業領域有著十分廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及鍍納米金剛石薄膜的技術領域，尤其涉及一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備。

背景技術

隨著半導體鍍膜基材等向大容量化、高速化、低價格化方向發展實現，實現各種高介質膜及其他特殊性能鍍膜至關重要。傳統的熱氧化和熱化學氣相沉淀法往往會因為溫度較高導致擴散面的重新分配、形成錯位和堆垛層錯等缺陷，是鍍膜技術的一個限制因素，而鍍膜技術又是當前低維材料的基礎。采用微波鍍納米金剛石薄膜具有臺階覆蓋性好，沉積速率高、薄膜層極薄、高純度和能多層反復鍍膜等優點。

金剛石薄膜由于其在力學、熱學、光學及電學等方面具有極其優異的特性，在高技術和各種工業領域有著十分廣闊的應用前景。80年代以來，氣相合成金剛石薄膜的研究取得很大進展，相繼建立了多種金剛石薄膜生長的方法。其中，是化學氣相沉積法發展迅速，生長的金剛石薄膜的質量較高。微波具有更高的氣體分解和離化率，在類比工藝中也是較高的，同時只要在微波的輻照之下，還具有良好的等離子運輸能力，利用工藝氣態源進行鍍膜時。可以得到SP2或SP3型薄膜等二維材料，它們與基材結合能力良好，但目前并沒有一款結構簡單、操作方便的相關設備。因此開發簡單易行的一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備已非常必要。

發明內容

為克服上述存在之不足，本發明的發明人通過長期的探索嘗試以及多次的實驗和努力，不斷改革與創新，提出了一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備,其鍍膜效率高，鍍膜質量好，需要的設備簡單，容易操作，費用低。

為實現上述目的本發明所采用的技術方案是：主要由微波發生器、工藝進氣管、微波屏蔽層、旋轉托盤、冷卻盤管、水冷系統、真空系統和鍍膜殼體組成，其中鍍膜殼體為密封性能的腔體，在鍍膜腔體內壁上設置微波屏蔽層，所述旋轉托盤安裝在內底部，所述微波發射器與鍍膜殼體內部連通，所述工藝進氣管與鍍膜殼體內連通，所述冷卻盤管安裝在鍍膜殼體內且與水冷系統連接，所述真空系統與鍍膜殼體內連通。

所述鍍膜殼體內壁和外壁四周設置有微波屏蔽層，以減少高頻微波多次反射，以有效減少從內置微波屏蔽層逃逸的微波。

所述工藝氣通過開啟工藝控制閥進入工藝進氣管，導入至微波發射喇叭，通過微波將工藝氣進行裂解并等離子化，經過裂解等離子化后單質碳作為鍍金剛石薄膜的碳源材料。

根據本發明中所述的一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備，其進一步地優選技術方案是：所述微波發生器包括微波源電信號、諧振腔、微波衰減器、導波管和微波發射喇叭，所述微波源電信號、諧振腔位于鍍膜腔體外，波導管安裝在鍍膜腔體上與鍍膜腔體內連通，所述微波發射喇叭連接在波導管位于鍍膜腔體內的末端，且在波導管內安裝微波衰減器。其中工藝進氣管是與微波發生器上的微波發射喇叭連通

根據本發明中所述的一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備，其進一步地優選技術方案是：所述鍍膜殼體內設置兩個或兩個以上的微波發射喇叭，同時發射不同頻率和功率的微波，實現SP2或SP3型同時進行金剛石復合鍍膜。

根據本發明中所述的一種微波鍍納米金剛石薄膜的設備，其進一步地優選技術方案是：在工藝氣進氣管處的工藝進氣可以根據鍍金剛石薄膜的種類不同，可以設置多種工藝氣體，優選地采用甲烷和乙炔，保護氣優選地采用氦氣和氬氣。還可以單獨輸入各種其他元素，使所鍍薄膜為所需的化學成分。