【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含氟碳膜制备，涉及基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法。
技术介绍
1、基于电子回旋共振产生等离子体的过程具有能量转换效率高、等离子体源污染少、电离率高的特点，因此被广泛应用于含氟碳膜制备领域中。目前利用电子回旋共振制备含氟碳膜时，采用的方式是将电子回旋共振应用于化学气相沉积过程中，形成电子回旋共振等离子体化学气相沉积方法，该方法通常以碳氟气体（例如：cf4、c2f6、c4f8、c6f6）和碳氢气体（例如：ch4、c2h2、c6h6）为气源，通过电子回旋共振激发产生的高密度等离子体发生化学反应制备得到含氟碳膜，然而由于在制备过程中含氟碳膜的碳源完全来自于通入的气体，因此所需气体流量相对较大（气体流量不低于10sccm），由于碳氟气体价格较高，碳氢气体属于易燃物，因此较高的气体流量使得含氟碳膜的制备成本较高，且存在一定的安全隐患。
2、此外，含氟碳膜因具有低表面能、抗粘着的特点，在摩擦过程中能够降低界面粘附、减小摩擦系数，因此被广泛应用于减摩耐磨领域。然而，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积方法制备的含氟碳膜多以类聚合物结构为主，摩擦磨损性能相对较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，解决了现有电子回旋共振等离子体化学气相沉积方法在制备含氟碳膜时存在的制备成本高、安全隐患大且制备的含氟碳膜摩擦磨损性能差的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法
3、步骤1，将电子回旋共振等离子体加工系统内部抽真空后同时通入氩气和碳氟气体；
4、步骤2，在磁场和微波的作用下，使电子回旋共振等离子体加工系统内部发生电子回旋共振，从而激发电子回旋共振等离子体加工系统内部的氩气和碳氟气体产生等离子体粒子；
5、步骤3，向位于电子回旋共振等离子体加工系统内部的石墨靶材施加靶材偏压，吸引等离子体粒子轰击石墨靶材制备含氟碳膜。
6、本专利技术的特点还在于：
7、步骤1~步骤3中，电子回旋共振等离子体加工系统包括圆柱形的腔体，腔体的外部两端分别同轴套接有磁线圈a和磁线圈b，腔体的一端侧壁上分别设有进气口a和进气口b，进气口a处设有质量流量计a，进气口b处设有质量流量计b，腔体的内部中心处设有石墨靶材，腔体的内部还同轴设置有基片架，基片架靠近石墨靶材的一端设有基底。
8、步骤1的具体过程为：
9、步骤1.1，将腔体内部抽真空至3×10-4pa~5×10-4pa；
10、步骤1.2，分别通过进气口a和进气口b向腔体中通入氩气和碳氟气体，同时通过质量流量计a和质量流量计b调控碳氟气体在混合气体中的分压为6%~48%，并保证腔体内的总气压为0.03pa~0.04pa，其中混合气体为氩气和碳氟气体的混合。
11、步骤2的具体过程为：
12、向磁线圈a和磁线圈b同时施加390a~430a的电流，并同时向腔体中导入频率为2.45ghz、功率为200w的微波，在磁场和微波的耦合作用下，腔体内部发生电子回旋共振，从而激发腔体中的氩气和碳氟气体产生等离子体粒子。
13、步骤2中，等离子体粒子包括氩离子、碳氟正离子及电子。
14、步骤3的具体过程为：
15、向石墨靶材施加-300v~-200v的靶材偏压，吸引等离子体粒子中的氩离子和碳氟正离子轰击石墨靶材，使石墨靶材中的碳原子溅射沉积在基底的表面，向基片架施加+20v~+100v的基片偏压，吸引等离子体粒子中的电子轰击基底的表面，形成能量为20ev~100ev的电子照射，从而在基底表面生长形成含氟碳膜。
16、步骤3中，石墨靶材包括石墨靶材a和石墨靶材b，当向石墨靶材a和石墨靶材b同时施加靶材偏压时，则表示通过双靶溅射沉积方式生长形成含氟碳膜；当向石墨靶材b施加靶材偏压时，则表示通过单靶溅射沉积方式生长形成含氟碳膜。
17、本专利技术的有益效果如下：
18、（1）本专利技术在制备含氟碳膜的过程中采用双碳源，以碳氟气体作为化学气相沉积碳源，通过离化的碳氟粒子发生化学反应沉积在基底表面，同时以固体石墨靶材作为物理溅射沉积碳源，通过电子回旋共振等离子体将石墨靶材中的碳原子溅射出来沉积在基底表面，因此制备过程中所需气体流量较小，气体总流量低于5sccm，工作气压低于10-1pa，且无需引入易燃的含氢气体，可制备得到无氢含氟碳膜。
19、（2）本专利技术可通过改变电子照射能量控制基底对电子回旋共振等离子体中碳氟正离子排斥作用的强弱，通过改变碳氟气体分压调节等离子体粒子中碳氟正离子的含量，通过改变靶材电路调节溅射沉积过程为双靶溅射沉积或单靶溅射沉积，最终调控含氟碳膜生长过程中化学气相沉积和物理溅射沉积的比例，拓宽制备的含氟碳膜的结构及性能，得到具备低摩擦系数和长磨损寿命的含氟碳膜。
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1.基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：具体包括如下过程：
2.根据权利要求1所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤1~步骤3中，电子回旋共振等离子体加工系统包括圆柱形的腔体（2），腔体（2）的外部两端分别同轴套接有磁线圈A（3）和磁线圈B（8），腔体（2）的一端侧壁上分别设有进气口A（9）和进气口B（12），进气口A（9）处设有质量流量计A（10），进气口B（12）处设有质量流量计B（11），腔体（2）的内部中心处设有石墨靶材，腔体（2）的内部还同轴设置有基片架（14），基片架（14）靠近所述石墨靶材的一端设有基底（15）。
3.根据权利要求2所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：
4.根据权利要求3所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤2中，等离子体粒子（18）包括氩离子、碳氟正离子及电子。p>
6.根据权利要求5所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：
7.根据权利要求6所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤3中，石墨靶材包括石墨靶材A（4）和石墨靶材B（7），当向石墨靶材A（4）和石墨靶材B（7）同时施加靶材偏压时，则表示通过双靶溅射沉积方式生长形成含氟碳膜（16）；当向石墨靶材B（7）施加靶材偏压时，则表示通过单靶溅射沉积方式生长形成含氟碳膜（16）。
...【技术特征摘要】
1.基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：具体包括如下过程：
2.根据权利要求1所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤1~步骤3中，电子回旋共振等离子体加工系统包括圆柱形的腔体（2），腔体（2）的外部两端分别同轴套接有磁线圈a（3）和磁线圈b（8），腔体（2）的一端侧壁上分别设有进气口a（9）和进气口b（12），进气口a（9）处设有质量流量计a（10），进气口b（12）处设有质量流量计b（11），腔体（2）的内部中心处设有石墨靶材，腔体（2）的内部还同轴设置有基片架（14），基片架（14）靠近所述石墨靶材的一端设有基底（15）。
3.根据权利要求2所述的基于电子回旋共振等离子体的含氟碳膜制备方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭美玲，许超愿，李鹏阳，杨振朝，杨明顺，李言，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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