[發明專利]一種氫硼聚變靶膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911110110.2
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN112795921B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 趙冠超;代玲玲;魏彥存;耿金峰;聶革
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;G21B1/19
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 王璐

1.一種氫硼聚變靶膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

（1）于基底上制備一層二氧化硅薄膜；

（2）于所述二氧化硅薄膜上制備一層金膜；

（3）于所述金膜上采用高溫工藝制備一層納米級硼膜；

（4）經脫膜處理溶解所述二氧化硅薄膜，獲得金膜和硼膜的結合物，即得所述氫硼聚變靶膜；

所述金膜采用磁控濺射法或蒸發法制備；

采用磁控濺射法制備金膜：將具有二氧化硅薄膜的基底放置在磁控濺射設備中，200~700℃預熱0.5小時后保持溫度，以金靶材為金源，氬氣為濺射氣體，在2~4帕氣壓，5~15瓦功率下，在二氧化硅薄膜表面制備金膜；

或，采用蒸發法制備金膜：將具有二氧化硅薄膜的基底放置在蒸發設備中，以金顆粒為金源，襯底溫度300~500℃，蒸發速率0.1~0.6nm/s，在二氧化硅薄膜表面制備金膜；

所述硼膜采用磁控濺射法或化學氣相沉積法制備；

采用磁控濺射法制備硼膜包括如下步驟：

S1、將硅片基底及其上部制備的二氧化硅薄膜與金膜一同放置在磁控濺射設備中利用程序控溫升溫，升溫速率10℃/min，升溫至400~900℃后預熱0.5~1小時；

S2、維持預熱溫度，以硼靶材為硼源，氬氣為濺射氣體，射頻電源為激勵源，在金膜上制備硼膜；制備硼膜的工藝參數為：氣壓0.4帕~1.0帕、功率70~120瓦；

S3、硼膜制備后自然降溫到室溫；

或，采用化學氣相沉積法制備硼膜包括如下步驟：

S1、將硅片基底及其上部制備的二氧化硅薄膜與金膜一同放置在化學氣相沉積設備中，利用程序控溫升溫，升溫速率10℃/min，升溫至400~900℃后預熱0.5~1小時；

S2、維持預熱溫度，以乙硼烷為硼源，射頻電源為激勵源，在金膜上制備硼膜；制備硼膜的工藝參數為：氣壓0.5帕~1.5帕、功率50~120瓦；

S3、硼膜制備后自然降溫到室溫；

采用高溫工藝制備硼膜后，將冷卻至室溫后的基底、二氧化硅薄膜、金膜和硼膜的結合物放置在氫氟酸或氫氧化鈉溶液中，待二氧化硅薄膜溶解后，獲得剝離的金膜和硼膜結合物，即得所述氫硼聚變靶膜；

制備所述硼膜時，通過添加或引入氫氣，制備含氫的硼膜。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法中，所述二氧化硅薄膜的厚度為300nm~1000nm、粗糙度在1nm以內；所述金膜的厚度為30nm~50nm、粗糙度在1nm以內；所述硼膜的厚度為20nm~100nm。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述二氧化硅薄膜采用磁控濺射法、化學氣相沉積法或熱氧化法在基底上制備；采用磁控濺射法制備二氧化硅薄膜，將以硅片或石英作為基底，放入磁控濺射設備于600℃下預熱1小時，以二氧化硅靶材為原材料，氬氣為濺射氣體，射頻電源為激勵源，在1帕氣壓、100瓦功率下在基底上制備二氧化硅薄膜；

或，采用化學氣相沉積法制備二氧化硅薄膜，將以硅片或石英作為基底，放入化學氣相沉積設備于300℃下預熱1小時，以硅烷和一氧化氮為原材料，射頻電源為激勵源，在20帕氣壓、50瓦功率、硅烷和一氧化氮流量比為0.5的條件下，在基底上制備二氧化硅薄膜；

或，采用熱氧化法制備二氧化硅薄膜，將以硅片作為基底，放入管式爐設備于1000℃下預熱1小時，以干燥純凈的氧氣作為氧化氣氛，在1000℃下直接與硅反應生成二氧化硅，制備二氧化硅薄膜。

4.一種氫硼聚變靶膜，其特征在于，所述靶膜由權利要求1~3任一項所述的制備方法制備得到。

5.根據權利要求4所述的氫硼聚變靶膜，其特征在于，所述氫硼聚變靶膜由金膜襯底和硼膜組成。

6.權利要求4或5所述的氫硼聚變靶膜在氫硼聚變中應用，其特征在于，利用所述氫硼聚變靶膜制備核靶。