低压反应离子镀方法制备碳锗合金膜技术

低压反应离子镀方法制备碳锗合金（Ｇｅ↓［ｘ］Ｃ↓［１－ｘ］）膜，将工件置真空室上方，蒸发方式为电子束蒸发，其特征在于：　　　　ａ、选择双面抛光的锗片作为基底；　　　　ｂ、将氩气作为工作气体引入离子源，气体在离子源内电离形成等离子体；　　　　ｃ、在离子源和电子枪的悬浮坩埚之间产生弧光放电，将等离子体从离子源内拉出；　　　　ｄ、以含碳气体作为反应气体通入真空室，在氩等离子体的所用下，含碳气体被充分电离，分解出大量的正碳离子；　　　　ｅ、以高纯锗作为蒸发材料，蒸发出的锗原子与带有较高能量的正碳离子发生反应，在基底上沉积碳锗合金（Ｇｅ↓［ｘ］Ｃ↓［１－ｘ］）膜；　　　　ｆ、通过调节气体流量和锗的蒸发速率，可以得到组分ｘ不同的Ｇｅ↓［ｘ］Ｃ↓［１－ｘ］膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是低压反应离子镀方法制备碳锗合金(GexC1-x)膜，属于真空镀膜
，适用于对硫化锌、硒化锌、锗等红外窗口材料做增透保护膜。
技术介绍
中长波红外用的光学窗口材料，诸如ZnS、ZnSe和Ge，其机械强度低、脆性大，难以抵御各种损伤，而且由于这些材料的折射率较高，需要镀增透膜才能使用，而普通的中长波红外薄膜材料硬度较低，难以承受恶劣的环境。GexC1-x是一种硬度适当，抗雨蚀性较好的红外用光学涂层。GexC1-x的折射率、吸收系数、内应力、硬度等性能指标，依组分x的不同可在较宽的范围内变化，适于多层膜系设计。制备碳锗合金(GexC1-x)膜的主要方法有1)反应溅射法。用Ar和碳氢化合物混合气体，溅射Ge靶或Ge、C混合靶，这种方法适合于高Ge/C比率的GexC1-x涂层。缺点是Ge靶上易生长非晶碳膜从而抑制Ge的溅射。2)等离子体化学气相沉积法。用锗烷和碳氢化合物混合气体产生辉光放电，在阴极上得到无定形GexC1-x，其成份由锗烷与碳氢化合物的比率来控制。缺点是锗烷价格昂贵，危险性大，而且用此方法制得的GexC1-x膜有较大的光吸收。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述方法的缺点，提供低压反应离子镀方法制备碳锗合金(GexC1-x)膜，本专利技术的基本原理本专利技术的技术方案选择双面抛光的锗片作为基底，置于真空室的上方；蒸发材料为高纯锗，蒸发方式为电子束蒸发；将氩气作为工作气体引入离子源，气体在离子源内电离形成等离子体，在离子源和电子枪的悬浮坩埚之间产生弧光放电，将等离子体从离子源内拉出；以含碳气体作为反应气体通入真空室，在氩等离子体的作用下，含碳气体被充分电离，分解出大量的正碳离子；以高纯锗作为蒸发材料，蒸发出的锗原子与带有较高能量的正碳离子发生反应，在基底上沉积碳锗合金(GexC1-x)膜。通过调节气体流量(甲烷为2～30sccm，氩气为5～50sccm)和锗的蒸发速率(0.1～1.0nm/s)，可以得到组分x不同的GexC1-x膜。本专利技术的有益效果所采用的低压反应离子镀方法既不需要使用锗烷这样价格昂贵而又危险的气体，又可以解决溅射方法中的“靶中毒”现象，适于厚膜的镀制，并且可以得到折射率可调节范围较宽的GexC1-x膜。同时由于此方法的工作气压在10-2Pa，比溅射和化学气相沉积方法的工作气压低2～5个数量级，因此，用此方法制得的GexC1-x膜有更小的粗糙度；膜层比较厚；均匀牢固。具体实施例方式实施例1选择双面抛光的锗片作为基底，置于真空室的上方，蒸发材料为高纯锗，蒸发方式为电子束蒸发，离子源为DDY-120/60等离子源。当真空度抽至1.0×10-3Pa时，向离子源中通入氩气，流量为30sccm，调节离子源的聚焦电流、弧源电压、灯丝电流等使氩气电离并与电子枪坩埚之间产生弧光放电，调节离子源工作参数使等离子电流值最大。在电子枪坩埚附近通入甲烷，流量为10sccm，充气后真空度为7.0×10-2Pa。控制锗的蒸发速率为0.1nm/s。蒸发出的锗原子在正离子和电子的撞击下被电离，其中一部分与碳离子发生反应，在基底上沉积碳锗合金(GexC1-x)膜。实施例2选择双面抛光的锗片作为基底，置于真空室的上方，蒸发材料为高纯锗，蒸发方式为电子束蒸发，离子源为DDY-120/60等离子源。当真空度抽至1.0×10-3Pa时，向离子源中通入氩气，流量为45sccm，调节离子源的聚焦电流、弧源电压、灯丝电流等使氩气电离并与电子枪坩埚之间产生弧光放电，调节离子源工作参数使等离子电流值最大。在电子枪坩埚附近通入甲烷，流量为20sccm，充气后真空度为8.3×10-2Pa。控制锗的蒸发速率为0.3nm/s。蒸发出的锗原子在正离子和电子的撞击下被电离，其中一部分与碳离子发生反应，在基底上沉积碳锗合金(GexC1-x)膜。权利要求1.低压反应离子镀方法制备碳锗合金(GexC1-x)膜，将工件置真空室上方，蒸发方式为电子束蒸发，其特征在于a、选择双面抛光的锗片作为基底；b、将氩气作为工作气体引入离子源，气体在离子源内电离形成等离子体；c、在离子源和电子枪的悬浮坩埚之间产生弧光放电，将等离子体从离子源内拉出；d、以含碳气体作为反应气体通入真空室，在氩等离子体的所用下，含碳气体被充分电离，分解出大量的正碳离子；e、以高纯锗作为蒸发材料，蒸发出的锗原子与带有较高能量的正碳离子发生反应，在基底上沉积碳锗合金(GexC1-x)膜；f、通过调节气体流量和锗的蒸发速率，可以得到组分x不同的GexC1-x膜。2.按照权利要求1所述的低压反应离子镀方法制备碳锗合金(GexC1-x)膜，其特征在于气体流量甲烷的调节范围为2～30sccm，氩气的调节范围为5～50sccm，锗的蒸发速率为0.1～1.0nm/s。全文摘要本专利技术是低压反应离子镀方法制备碳锗合金(Ge文档编号C23C14/06GK1554800SQ20031011596公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日专利技术者王笑夷, 高劲松 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院长春光学精密机械与物理研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王笑夷，高劲松，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：