【技术实现步骤摘要】
本公开涉及核靶，尤其涉及一种脱膜剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、自支撑薄膜是指在使用过程中无载体支撑的薄膜，厚度范围从几十纳米到几十微米，在很多核科学研究中，尤其是在低能核物理、激光核物理、原子与分子物理、天体核物理和核化学实验中都需以自支撑薄膜为靶。因此，自支撑薄膜的制备成为这些实验成功与否的关键之一。
2、常用的自支撑薄膜制备技术是在固体抛光表面(如抛光硅片或玻璃片)涂覆或生长可溶性脱膜剂后，沉积薄膜再将脱膜剂溶解。脱膜剂在制备自支撑薄膜的过程中起着重要作用，常用的溶于水的脱膜剂有：氯化钠、碘化铯、氯化钡、甜菜碱、肥皂、洗涤灵和蔗糖等。脱膜剂的使用取决于靶材料与制备方法、脱膜剂的热稳定性、热膨胀系数、晶体结构、溶解速度及化学性质。然而常用的氯化钠、碘化铯等脱膜剂由于元素组成与自支撑硼膜的差异，导致制得的硼膜存在纯度不高、不均匀、内应力较大的问题，容易产生裂纹和爆膜。
3、因此，制备一种能够快速溶解的脱膜剂，使得制备出的自支撑膜均匀、致密且具有较低内应力，显得尤为重要。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本公开提供了一种脱膜剂及其制备方法和应用。
2、为了实现本公开目的，本公开的技术方案如下：
3、第一方面，本公开提供了一种脱膜剂，以所述脱膜剂的总质量为100％计，所述脱膜剂的组成成分包括30-90wt％的b2o3。
4、本公开所述30-90wt％可以为30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt
5、本公开在应用主要成分为三氧化二硼b2o3的脱膜剂时，将制备好的带有自支撑膜和衬底的整体结构置于水中，b2o3与水反应(b2o3+3h2o→2h3bo3)生成硼酸，硼酸溶于水，进而能够使自支撑膜与衬底分离，得到完整无破损的自支撑膜。
6、本公开特异性的优选b2o3的含量在30-90wt％内的目的在于兼顾硼脱膜剂的水溶性及硼膜生长，若b2o3过少可能会导致硼脱膜剂无法完全实现水溶，进而导致自支撑膜无法完整与衬底分离；若其含量过多，则有可能会使硼脱膜剂表面粗糙度增大，且在空气中性质活泼，在脱膜过程中性质同样活泼而导致膜层破损。
7、作为本公开的一种优选技术方案，所述脱膜剂的组成成分还包括游离硼和游离氧。
8、本公开所述的“游离硼和游离氧”指的是，在最后得到的脱膜剂中，除了含有三氧化二硼外，还含有以其他形式存在的硼或者氧，在本公开中，将这部分称之为“游离硼和游离氧”。
9、作为本公开的一种优选技术方案，所述脱膜剂为层状结构，所述脱膜剂的厚度为300-400nm，例如320nm、340nm、360nm、380nm等，此时得到的脱膜剂的性能及表面形貌有利于其上自支撑膜(尤其是硼膜)的生长。
10、本公开提供的脱膜剂能够直接在衬底表面制备，进而能够得到层状的脱膜剂，在后续制备自支撑膜时，能够在脱膜剂表面直接制备。
11、第二方面，本公开提供了第一方面所述的脱膜剂的制备方法，包括如下步骤：
12、利用化学气相沉积或者物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有b2o3的脱膜剂。
13、作为本公开的一种优选技术方案，在含有氧气的混合气的气氛下，利用物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有b2o3的脱膜剂。
14、由于当所述脱膜剂在用于制备自支撑核靶时，需要直接在衬底表面生成脱膜剂，然后在脱膜剂表面生成核靶；鉴于此，本公开提供的制备方法为直接在衬底表面生成脱膜剂的方法。
15、本公开并不限定制备含有b2o3的脱膜剂的详细制备方法，只要能够在衬底表面得到300-400nm厚度的层状结构的能够用于制备自支撑核靶的b2o3的脱膜剂即可。
16、本公开通过控制混合气中氧气的含量能够控制脱膜剂中的b2o3的含量，作为本公开的一种优选技术方案，以所述混合气的总体积为100％计，所述氧气的通入量为15-80％，例如20％-80％、30％-80％、40％-80％、50％-80％、15％、22％、60％或80％。
17、作为本公开的一种优选技术方案，所述制备方法包括：所述物理气相沉积的方法选自溅射法。
18、在本公开利用溅射法制备层状脱膜剂时，ar+在高压电场作用下飞向溅射源硼靶材使硼原子脱离靶材，混合气中含有的氧气与硼发生反应生成三氧化二硼，从而在基片上生成层状的含有b2o3的脱膜剂。
19、作为本公开的一种优选技术方案，所述溅射的时间为160min左右，在实际操作过程中，可以一次溅射40min，循环4次等，只要能够使脱膜剂的层厚在300-400nm即可。
20、作为本公开的一种优选技术方案，控制氧气通入比例为15-80％的前提下通入氧气和氩气的混合气，以硼作为靶材，利用磁控溅射法，在衬底表面生成厚度为300-400nm的层状结构的含有30-90wt％b2o3的脱膜剂。
21、其中，所述磁控溅射法，工艺腔内压强为0.4-0.6pa，例如0.42pa、0.45pa、0.48pa、0.50pa、0.52pa、0.55pa、0.58pa等，温度为250℃以下，优选为室温-250℃，例如240℃、220℃、200℃、150℃、100℃、80℃、50℃、30℃等；射频电源功率为100-200w，优选为100-150w，例如120w、130w、140w等。
22、第三方面，本公开提供了第一方面所述的脱膜剂在制备自支撑核靶中的应用，优选在制备自支撑硼核靶中的应用。
23、脱膜剂中主要元素为硼，且其制备工艺与其上硼膜(自支撑硼核靶)生长工艺匹配，且主要元素相同，进而在脱膜剂上生长硼膜时，能够保证晶体结构、热膨胀系数及化学性质的一致性，有利于制备出均匀、低应力、纯度高、厚度大的硼膜，进而实现制备高质量的自支撑硼核靶。
24、第四方面，本公开提供了利用第一方面所述的脱膜剂制备自支撑核靶的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
25、(1)在衬底表面制备第一方面所述的脱膜剂；
26、(2)在脱膜剂表面制备核靶，然后利用水进行脱膜，得到自支撑核靶。
27、作为本公开的一种优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
28、(1)根据第二方面所述的制备方法制备得到脱膜剂；
29、(2)在脱膜剂表面制备核靶，然后利用水进行脱膜，得到自支撑核靶。
30、本公开得到的带衬底的脱膜剂可以直接用于自支撑核靶的制备。将制备好的带有自支撑膜和衬底的整体结构置于水中，b2o3与水反应(b2o3+3h2o→2h3bo3)生成硼酸，硼酸溶于水，进而能够使自支撑膜与衬底分离，得到完整无破损的自支撑膜。
31、作为本公开的一种具体实施方式，所述制备方法包括如下步骤：
32、(1)根据硼脱膜剂需求尺寸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脱膜剂，其特征在于，以所述脱膜剂的总质量为100％计，所述脱膜剂的组成成分包括30-90wt％的B2O3。
2.根据权利要求1所述的脱膜剂，其特征在于，所述脱膜剂的组成成分还包括游离硼和游离氧。
3.根据权利要求1或2所述的脱膜剂，其特征在于，所述脱膜剂为层状结构，所述脱膜剂的厚度为300-400nm。
4.权利要求1-3中的任一项所述的脱膜剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：利用化学气相沉积或者物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有B2O3的脱膜剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在含有氧气的混合气的气氛下，利用物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有B2O3的脱膜剂；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：控制氧气通入比例为15-80％的前提下通入氧气和氩气的混合气，以硼作为靶材，利用磁控溅射法，在衬底表面生成厚度为300-400nm的层状结构的含有30-90wt％B2O3的脱膜剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述
8.权利要求1-3中的任一项所述的脱膜剂在制备自支撑核靶中的应用，优选在制备自支撑硼核靶中的应用。
9.一种自支撑核靶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种脱膜剂，其特征在于，以所述脱膜剂的总质量为100％计，所述脱膜剂的组成成分包括30-90wt％的b2o3。
2.根据权利要求1所述的脱膜剂，其特征在于，所述脱膜剂的组成成分还包括游离硼和游离氧。
3.根据权利要求1或2所述的脱膜剂，其特征在于，所述脱膜剂为层状结构，所述脱膜剂的厚度为300-400nm。
4.权利要求1-3中的任一项所述的脱膜剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：利用化学气相沉积或者物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有b2o3的脱膜剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在含有氧气的混合气的气氛下，利用物理气相沉积的方法在衬底表面生成含有b2o3的脱膜剂；
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【专利技术属性】
技术研发人员：于晶茹，赵冠超，田小让，李全，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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