自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置及利用其镀膜的方法，它涉及电子束蒸镀的装置及方法。本发明专利技术是要解决现有的电子束蒸镀方法的膜层与基体之间的结合力低，离子束辅助电子束蒸镀的方法成膜速度慢的技术问题。自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置由电子束蒸镀装置和射频辉光放电系统和真空系统组成；其中射频辉光放电系统由射频放电电极和射频电源组成。镀膜方法：将基体放在样品架上，成膜物质放置于坩埚中，抽真空后，启动烘烤装置加热基体，启动电子束蒸发源产生电子束，加热坩埚内物质，形成蒸汽，启动射频电源2和射频放电电极，同时对样品架加电压，镀膜后，得到膜层。本法成膜速度快，膜层结合强度高，可用于光学膜层、热防护涂层及防蚀涂层制备领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子束蒸镀的装置及方法。
技术介绍
电子束蒸镀技术采用高能电子束来加热待沉积块体材料并使其蒸发，然后沉积到衬底表面形成膜层，具有纯度高、成膜速度快等优点，在光学膜层、热防护涂层、防蚀涂层制备方面具有广泛的应用前景。电子束蒸镀技术的一个问题是涂层结合力低，由于电子束蒸镀产生的蒸发原子能量一般为0. IeV左右，蒸发原子沉积在衬底表面时，由于原子能量低，低温沉积时膜层结合力较差，致密性也较低。为了提高电子束蒸镀时膜层与基体之间的结合力，国外目前广泛采用的是离子束辅助电子束蒸镀技术，即采用外加的离子源来提高膜层与基体之间的结合力。但是， 由于常用的离子源离子通量较小，离子束流只能达到l-3mA/cm2，每秒入射到衬底上的离子数量大约为0. 6-2X1016ions/cm2;而电子束蒸镀每秒入射到衬底上的原子数量大约为 2-5X 1019atOmS/Cm2，这两者在粒子密度上有3_4个数量级的差距。根据离子束增强沉积理论，只有入射离子/原子比达到2% 10%才具有比较明显的效果，有的条件下甚至要求入射离子/原子比大于1。因此，要使离子源发挥作用，必须降低电子束蒸镀的速率，而这使电子束蒸镀成膜速度快的优点得不到充分的发挥。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的电子束蒸镀方法的膜层与基体之间的结合力低，离子束辅助电子束蒸镀的方法成膜速度慢的技术问题，而提供自体离子轰击辅助电子束蒸镀的方法。本专利技术的自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置由电子束蒸镀装置1和射频辉光放电系统2和真空系统3组成；其中电子束蒸镀装置由真空室1-1、电子束蒸发源1-2、坩埚1-3、样品架1-4、偏压电源1-5和烘烤装置1-6组成；射频辉光放电系统2由射频放电电极2-1和射频电源2-2组成，射频放电电极2-1安装在真空室1-1内的坩埚1-3上方50-200mm 处，其中射频放电电极2-1为1 6匝的直径为70 200mm的射频线圈；样品架1_4与偏压电源1-5相连，偏压形式为0 1000V直流或0 10000V脉冲。利用上述的自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置镀膜的方法按以下步骤进行一、 将基体放在样品架1-4上，待蒸发的金属或者化合物加入到坩埚1-3中，通过真空系统3 抽真空使真空室1的真空度达到10-2 KT4Pa;二、启动烘烤装置1-6将基体加热至 100°C 600°C ；三、启动电子束蒸发源产生电子束，电子束流为IOOmA 500mA，加速电压 6 10kV，加热坩埚1-3内的金属或者化合物，形成金属或者化合物蒸汽，启动射频电源2-2 和射频放电电极2-1，其中射频功率为100 500W，板压为400 1000V ；同时通过偏压电源1-5对样品架1-4施加0 1000V直流或0 10000V脉冲偏压，镀膜时间为IOmin lOOmin，完成镀膜的过程。本专利技术的装置工作时，启动电子束蒸发源产生电子束，加热坩埚内的待蒸发物质， 形成金属或者化合物蒸汽，在射频放电电极的作用下，实现了金属蒸汽的射频辉光放电，产生了金属等离子体。在样品架上施加直流或者脉冲偏压，就可以实现电子束蒸发沉积过程中的自体离子轰击。本专利技术的原理针对当前离子束或等离子体辅助沉积技术的不足，本专利技术提出了基于自体辉光放电原理的自体离子轰击辅助电子束蒸镀技术。专利技术的具体原理是电子束蒸镀工作在10_2_10_4Pa的真空条件下，通常认为在这种气压条件下很难产生辉光放电。但是，由于电子束蒸镀过程能形成高密度定向运动的金属蒸气，在真空室局部范围内将形成适合于辉光放电的气压范围，本专利技术提出在这个局部放电窗口施加特定射频电场的方法来实现自体辉光放电，产生足够密度的等离子体，同时在样品架上施加一定的直流或脉冲偏压，利用偏压电场对等离子体中的离子进行加速，从而实现自体离子轰击，达到增强膜层结合力的效果，而且加快了成膜速度。本专利技术的优点为本专利技术的放电介质为金属蒸气中的原子或者分子，不需要引入外部粒子，得到的膜层无杂质；另外，由于是对蒸气进行电离，这种方法也可以对非导电材料形成的蒸气实现稳定的放电。本专利技术的装置和方法可用于光学膜层、热防护涂层及防蚀涂层制备领域。 附图说明图1是自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置示意图；其中1为电子束蒸镀装置，1-1 为真空室、1-2为电子束蒸发源、1-3为坩埚、1-4为样品架、1-5为偏压电源、1-6为烘烤装置；2为射频辉光放电系统；2-1为射频放电电极、2-2为射频电源；3为真空系统；图2是试验一的对照试验所得膜层的划痕前段的宏观照片；图3是试验一的对照试验所得膜层的划痕后段的宏观照片；图4是试验一所得膜层的声发射信号图；图5是试验一得到的膜层的划痕前段的宏观照片；图6是试验一得到的膜层的划痕后段的宏观照片；图7是试验一所得膜层的声发射信号图。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置由电子束蒸镀装置1和射频辉光放电系统2和真空系统3组成；其中电子束蒸镀装置由真空室1-1、电子束蒸发源1-2、坩埚1-3、样品架1-4、偏压电源1-5和烘烤装置1-6组成；射频辉光放电系统2由射频放电电极2-1和射频电源2-2组成，射频放电电极2-1安装在真空室1-1内的坩埚1-3上方50 200mm处，其中射频放电电极2_1为1 6匝的直径为70 200mm的射频线圈；样品架1-4与偏压电源1-5相连，偏压形式为O 1000V直流或O 10000V脉冲。本实施方式的装置工作时，启动电子束蒸发源产生电子束，加热坩埚内的待蒸发物质，形成金属或者化合物蒸汽，在射频放电电极的作用下，实现了金属蒸汽的射频辉光放4电，产生了金属等离子体。在样品架上施加直流或者脉冲偏压，就可以实现电子束蒸发沉积过程中的自体离子轰击。本实施方式中的放电介质为金属蒸气中的原子或者分子，不需要引入外部粒子，得到的膜层无杂质；另外，由于是对蒸气进行电离，这种方法也可以对非导电材料形成的蒸气实现稳定的放电。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是射频放电电极2-1安装在真空室1-1内的坩埚1-3上方80 150mm处。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是射频放电电极2-1 为2 5匝的直径为90 180mm的射频线圈。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是样品架1-4与偏压电源1-5相连，偏压形式为100 900V的直流。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是样品架1-4与偏压电源1-5相连，偏压形式为100 9000V脉冲。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式六本实施方式的利用具体实施方式一的自体离子轰击辅助电子束蒸镀装置镀膜的方法按以下步骤进行一、将基体放在样品架1-4上，待蒸发的金属或者化合物加入到坩埚1-3中，通过真空系统3抽真空使真空室1的真空度达到 10_4Pa ； 二、启动烘烤装置1-6将基体加热至100°C 600°C ；三、启动电子束蒸发源产生电子束，电子束流为IOOmA 500mA，加速电压6 10kV，加热坩埚1_3内的金属或者化合物，形成金属或者化合物蒸汽，启动射频电源2-2和射频放电电极2-1，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：王浪平，王小峰，陆洋，姜巍，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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