專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金(GexC1-x)膜，屬于真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，適用于對(duì)硫化鋅、硒化鋅、鍺等紅外窗口材料做增透保護(hù)膜。
背景技術(shù)：
中長(zhǎng)波紅外用的光學(xué)窗口材料，諸如ZnS、ZnSe和Ge，其機(jī)械強(qiáng)度低、脆性大，難以抵御各種損傷，而且由于這些材料的折射率較高，需要鍍?cè)鐾改げ拍苁褂茫胀ǖ闹虚L(zhǎng)波紅外薄膜材料硬度較低，難以承受惡劣的環(huán)境。GexC1-x是一種硬度適當(dāng)，抗雨蝕性較好的紅外用光學(xué)涂層。GexC1-x的折射率、吸收系數(shù)、內(nèi)應(yīng)力、硬度等性能指標(biāo)，依組分x的不同可在較寬的范圍內(nèi)變化，適于多層膜系設(shè)計(jì)。
制備碳鍺合金(GexC1-x)膜的主要方法有1)反應(yīng)濺射法。用Ar和碳?xì)浠衔锘旌蠚怏w，濺射Ge靶或Ge、C混合靶，這種方法適合于高Ge/C比率的GexC1-x涂層。缺點(diǎn)是Ge靶上易生長(zhǎng)非晶碳膜從而抑制Ge的濺射。
2)等離子體化學(xué)氣相沉積法。用鍺烷和碳?xì)浠衔锘旌蠚怏w產(chǎn)生輝光放電，在陰極上得到無(wú)定形GexC1-x，其成份由鍺烷與碳?xì)浠衔锏谋嚷蕘?lái)控制。缺點(diǎn)是鍺烷價(jià)格昂貴，危險(xiǎn)性大，而且用此方法制得的GexC1-x膜有較大的光吸收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述方法的缺點(diǎn)，提供低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金(GexC1-x)膜，本發(fā)明的基本原理本發(fā)明的技術(shù)方案選擇雙面拋光的鍺片作為基底，置于真空室的上方；蒸發(fā)材料為高純鍺，蒸發(fā)方式為電子束蒸發(fā)；將氬氣作為工作氣體引入離子源，氣體在離子源內(nèi)電離形成等離子體，在離子源和電子槍的懸浮坩堝之間產(chǎn)生弧光放電，將等離子體從離子源內(nèi)拉出；以含碳?xì)怏w作為反應(yīng)氣體通入真空室，在氬等離子體的作用下，含碳?xì)怏w被充分電離，分解出大量的正碳離子；以高純鍺作為蒸發(fā)材料，蒸發(fā)出的鍺原子與帶有較高能量的正碳離子發(fā)生反應(yīng)，在基底上沉積碳鍺合金(GexC1-x)膜。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量(甲烷為2～30sccm，氬氣為5～50sccm)和鍺的蒸發(fā)速率(0.1～1.0nm/s)，可以得到組分x不同的GexC1-x膜。
本發(fā)明的有益效果所采用的低壓反應(yīng)離子鍍方法既不需要使用鍺烷這樣價(jià)格昂貴而又危險(xiǎn)的氣體，又可以解決濺射方法中的“靶中毒”現(xiàn)象，適于厚膜的鍍制，并且可以得到折射率可調(diào)節(jié)范圍較寬的GexC1-x膜。同時(shí)由于此方法的工作氣壓在10-2Pa，比濺射和化學(xué)氣相沉積方法的工作氣壓低2～5個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，用此方法制得的GexC1-x膜有更小的粗糙度；膜層比較厚；均勻牢固。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1選擇雙面拋光的鍺片作為基底，置于真空室的上方，蒸發(fā)材料為高純鍺，蒸發(fā)方式為電子束蒸發(fā)，離子源為DDY-120/60等離子源。當(dāng)真空度抽至1.0×10-3Pa時(shí)，向離子源中通入氬氣，流量為30sccm，調(diào)節(jié)離子源的聚焦電流、弧源電壓、燈絲電流等使氬氣電離并與電子槍坩堝之間產(chǎn)生弧光放電，調(diào)節(jié)離子源工作參數(shù)使等離子電流值最大。在電子槍坩堝附近通入甲烷，流量為10sccm，充氣后真空度為7.0×10-2Pa?？刂奇N的蒸發(fā)速率為0.1nm/s。蒸發(fā)出的鍺原子在正離子和電子的撞擊下被電離，其中一部分與碳離子發(fā)生反應(yīng)，在基底上沉積碳鍺合金(GexC1-x)膜。
實(shí)施例2選擇雙面拋光的鍺片作為基底，置于真空室的上方，蒸發(fā)材料為高純鍺，蒸發(fā)方式為電子束蒸發(fā)，離子源為DDY-120/60等離子源。當(dāng)真空度抽至1.0×10-3Pa時(shí)，向離子源中通入氬氣，流量為45sccm，調(diào)節(jié)離子源的聚焦電流、弧源電壓、燈絲電流等使氬氣電離并與電子槍坩堝之間產(chǎn)生弧光放電，調(diào)節(jié)離子源工作參數(shù)使等離子電流值最大。在電子槍坩堝附近通入甲烷，流量為20sccm，充氣后真空度為8.3×10-2Pa?？刂奇N的蒸發(fā)速率為0.3nm/s。蒸發(fā)出的鍺原子在正離子和電子的撞擊下被電離，其中一部分與碳離子發(fā)生反應(yīng)，在基底上沉積碳鍺合金(GexC1-x)膜。
權(quán)利要求
1.低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金(GexC1-x)膜，將工件置真空室上方，蒸發(fā)方式為電子束蒸發(fā)，其特征在于a、選擇雙面拋光的鍺片作為基底；b、將氬氣作為工作氣體引入離子源，氣體在離子源內(nèi)電離形成等離子體；c、在離子源和電子槍的懸浮坩堝之間產(chǎn)生弧光放電，將等離子體從離子源內(nèi)拉出；d、以含碳?xì)怏w作為反應(yīng)氣體通入真空室，在氬等離子體的所用下，含碳?xì)怏w被充分電離，分解出大量的正碳離子；e、以高純鍺作為蒸發(fā)材料，蒸發(fā)出的鍺原子與帶有較高能量的正碳離子發(fā)生反應(yīng)，在基底上沉積碳鍺合金(GexC1-x)膜；f、通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量和鍺的蒸發(fā)速率，可以得到組分x不同的GexC1-x膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金(GexC1-x)膜，其特征在于氣體流量甲烷的調(diào)節(jié)范圍為2～30sccm，氬氣的調(diào)節(jié)范圍為5～50sccm，鍺的蒸發(fā)速率為0.1～1.0nm/s。
全文摘要
本發(fā)明是低壓反應(yīng)離子鍍方法制備碳鍺合金(Ge
文檔編號(hào)C23C14/06GK1554800SQ20031011596
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者王笑夷, 高勁松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研