供电弧等离子体沉积用的增强式阴极电弧源制造技术

本申请涉及供电弧等离子体沉积用的增强式阴极电弧源。改进的阴极电弧源和DLC膜沉积方法，其中在圆柱形石墨空腔内部产生定向喷射的含碳等离子体流，所述空腔的深度约等于阴极直径。所产生的碳等离子体膨胀通过孔口进入周围真空中，引起等离子体流发生强烈的自收缩。所述方法代表了一种重复工艺，其包括两个步骤：上述等离子体产生/沉积步骤和与之交替的回收步骤。这个步骤可以通过使空腔内部的阴极棒向孔口方向移动来定期除去腔壁上所积聚的过量碳。所述阴极棒伸出而高于所述孔口，且移回到初始阴极尖端位置。所述步骤可以定期再现直到膜沉积至目标厚度为止。技术优点包括膜硬度、密度和透明度改进、再现性高、持续操作时间长和微粒减少。

An enhanced cathode arc source for arc plasma deposition in power supply

This application involves an enhanced cathode arc source for plasma arc plasma deposition. The improved cathode arc source and DLC film deposition method, in which cylindrical carbon dioxide plasma flow is generated inside the cylindrical graphite cavity, and the depth of the cavity is approximately equal to the cathode diameter. The resulting carbon plasma expansion through the hole enters the surrounding vacuum, causing a strong autogenous contraction of the plasma flow. The method described represents a duplication process which includes two steps: the above plasma production / deposition steps and the alternate recovery steps. This step can be made by moving the cathode bar inside the cavity to the hole in the hole to remove the excess carbon accumulated on the cavity wall. The cathode rod extends beyond the hole and moves back to the initial cathode point position. The steps can be periodically reproduced until the film is deposited to the target thickness. Technical advantages include improvement of membrane hardness, density and transparency, high reproducibility, long duration of operation and reduction of particles.

【技术实现步骤摘要】
供电弧等离子体沉积用的增强式阴极电弧源
本专利技术大体上涉及使用阴极电弧等离子体源进行薄膜沉积的技术，且更具体地说，涉及适于可重复沉积超硬和/或超致密、低缺陷碳膜的技术。
技术介绍
增进耐磨损和耐腐蚀性以及滑动行为是薄膜
中的一个重要考虑因素。这些应用代表了往往同时存在的各种各样的艰难操作条件，如与滑动对应物和周围介质发生的粘合、磨损和腐蚀相互作用。类金刚石碳(“DLC”)涂层似乎作为防护层而满足了许多的这些需求：DLC代表了以高硬度和杨氏模量(YoungModulus)为特征的高机械硬度材料。另外，其对金属和大部分其它材料只展现了微弱的粘附亲和性。其对大部分侵蚀剂和环境具有惰性。使用阴极电弧等离子体沉积DLC涂层是一种潜力巨大的涂布技术。阴极电弧等离子体是高度电离的且因此可以通过电场和磁场操控。通常，使用电场改变离子能量且从而改变所沉积膜的结构和特性；使用磁场导引和均质化等离子体。阴极电弧电流典型地局限于微小的非静态阴极斑点。斑点形成向等离子体形成、电子发射和阴极与阳极之间的电流传输提供了足够的功率密度。大粒子来源于在阴极斑点发生的等离子体-固体相互作用。为了从阴极电弧等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积类金刚石碳膜的方法，所述方法包含：通过圆柱形阴极电弧源产生定向喷射的含碳等离子体流，所述圆柱形阴极电弧源包含：圆柱形石墨阴极和由多个间隔挡板形成的阳极，其中所述圆柱形石墨阴极棒和所述阳极是通过屏蔽件来隔开，所述屏蔽件进一步包括绝缘体管，所述管内部具有薄壁石墨衬套；继所述阴极电弧源之后的弯曲螺线管磁过滤器；通过所述屏蔽件从阴极顶表面延伸而形成的石墨空腔，从而产生半围束空间，其具有形状与所述阴极顶表面相同的空腔孔口。

【技术特征摘要】
2016.06.24 US 62/354,510;2017.06.23 US 15/631,6271.一种沉积类金刚石碳膜的方法，所述方法包含：通过圆柱形阴极电弧源产生定向喷射的含碳等离子体流，所述圆柱形阴极电弧源包含：圆柱形石墨阴极和由多个间隔挡板形成的阳极，其中所述圆柱形石墨阴极棒和所述阳极是通过屏蔽件来隔开，所述屏蔽件进一步包括绝缘体管，所述管内部具有薄壁石墨衬套；继所述阴极电弧源之后的弯曲螺线管磁过滤器；通过所述屏蔽件从阴极顶表面延伸而形成的石墨空腔，从而产生半围束空间，其具有形状与所述阴极顶表面相同的空腔孔口。2.一种沉积类金刚石碳膜的方法，所述方法包含：在空腔中产生碳电弧等离子体；使等离子体流以大射流形式向周围真空中定向膨胀；使屏蔽件内部的阴极棒向孔口的方向移动，从而伸出而高于所述孔口，且返回到初始阴极尖端位置；以及定期再现所述方法直到膜沉积至目标厚度为止。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴极电弧源的电弧放电电流高于600A。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述空腔孔口界定约5mm到约12mm的直径。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阳极界定的直径约等于所述空腔孔口的所述直径。6.根据权利要求1所述的方法，其中阳极长度不超过所述空腔孔口的直径的五倍。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述弯曲螺线管磁过滤器的直径是所述空腔孔口的直径的约两倍到四倍。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述弯曲螺线管磁过滤器内部的磁场强度是足以磁化电子的磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：波里斯·L·宙斯，维克多·卡纳罗，尤里·尼古拉·叶夫图霍夫，山迪普·柯里，方兴杰，
申请(专利权)人：威科仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US