[發明專利]一種氟化非晶碳薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010897689.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112063984B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 王飛鵬;趙琦;李劍;黃正勇;陳偉根;王有元;潘建宇;譚亞雄;王強;杜林;周湶;謝貴柏;崔萬照
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02;H01B17/60
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

本發明公開了一種氟化非晶碳薄膜及其制備方法和應用，屬于薄膜材料技術領域。氟化非晶碳薄膜由基底層和沉積在其表面的氟化非晶碳薄膜組成。制備包括：將基底層清洗，干燥；打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，并清洗；將預處理后的基底層和靶材放入鍍膜室，抽本底真空，通入惰性氣體進行預濺射；分別用射頻和直流濺射，在基底層表面共濺射，得到氟化非晶碳薄膜。本發明的氟化非晶碳薄膜，通過化學組分和微結構的變化調控薄膜的微觀形貌和帶隙寬度，從而影響內二次電子出射時的散射強度，以降低薄膜的二次電子發射系數，且具有制備方法簡單、實用性好可重復性強、薄膜成分高度可控等優點，在高壓絕緣材料領域具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及薄膜材料技術領域，具體涉及一種氟化非晶碳薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

當具有一定能量或速度的初始電子轟擊材料表面時，會引起電子從被轟擊表面逸出，該現象稱為二次電子發射。二次電子發射是初始電子誘導下材料淺表層所發生的復雜散射過程，對真空高壓電氣設備的絕緣強度產生直接影響，同時二次電子發射也帶來空間大功率微波器件發生微放電現象、粒子加速器電子云效應、介質窗擊穿損壞和航天器表層甚至深層帶電等一系列問題，這些問題的出現使設備性能受損，工作壽命降低，甚至永久失效。通常用二次電子發射系數評估電子的倍增能力，二次電子發射系數與材料的淺表層狀態(微觀形貌、化學組分和微結構等)密切相關，因此如何制備出二次電子發射特性高度可控的薄膜材料，并有效降低其二次電子發射系數，已成為提升真空設備運行穩定性的關鍵。

目前普遍采用銀、阿洛丁和氮化鈦作為抑制二次電子發射的薄膜材料，但由于表面氧化、粘污、吸附水分子和羥基自由基等原因，內二次電子的平均散射自由程延長，逸出能力增強，導致上述金屬和半導體薄膜抑制二次電子發射的效果欠佳。此外，由于對二次電子發射過程理論分析較少，加之制備工藝的制約，難以建立系統的薄膜二次電子發射特性調控方法，低二次電子發射系數薄膜的制備仍需尋求重大突破。

發明內容

有鑒于此，為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種氟化非晶碳薄膜及其制備方法和應用。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、一種氟化非晶碳薄膜，由基底層和沉積在基底層表面的氟化非晶碳薄膜組成，所述基底層為金屬片、無機薄膜片或有機薄膜片。

優選的，所述金屬片為鋁、銅或鎂合金，所述無機薄膜片為單晶硅片或載玻片，所述有機薄膜片為聚四氟乙烯或聚酰亞胺。

2、上述氟化非晶碳薄膜的制備方法，包括如下步驟：

1)基底預處理：將基底層進行超聲清洗，干燥；

2)靶材預處理：打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，并經有機溶劑清洗；

3)鍍膜室預處理：將預處理后的基底層和靶材放入鍍膜室，抽本底真空，通入惰性氣體進行預濺射；

4)磁控共濺射鍍膜：同時用射頻和直流濺射，在基底層表面共濺射，得到氟化非晶碳薄膜。

優選的，所述氟化非晶碳薄膜的制備方法，包括如下步驟：

1)基底預處理：將裁剪后的基底層依次置于丙酮、無水乙醇和純水中超聲清洗，在氮氣流中吹干；

2)靶材預處理：用砂紙打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，再經無水乙醇清洗；

3)鍍膜室預處理：將預處理后的基底層和靶材放入鍍膜室，通過機械泵和分子泵對鍍膜室抽本底真空，通入氬氣進行預濺射；

4)磁控共濺射鍍膜：將聚四氟乙烯靶用射頻濺射，石墨靶用直流濺射，在基底層表面共濺射得到氟化非晶碳薄膜。

其中，依次置于丙酮、無水乙醇和純水中進行超聲清洗的目的在于以去除表面的不同雜質。