[发明专利]用于提高聚酰亚胺基底镀锗膜低温防静电性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于航天器的锗膜，特别是一种用于提高聚酰亚胺基底镀锗膜低温防静电性能的方法。

背景技术

传统方法以高纯本征锗作为靶材通过蒸发镀、射频溅射及直流磁控溅射等气相沉积方法制备柔性基底镀锗膜，制备的锗膜在低温(低于-30℃)时其导电能力将大幅下降，表面电阻率高于10¹⁰Ω。对于大部分卫星而言，工作温度在-180℃～100℃之间，以传统方法制备的锗膜在低温段不能满足防静电要求，为此必须对锗膜的低温导电能力进行改善。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种用于提高聚酰亚胺基底镀锗膜低温防静电性能的方法，它解决了传统本征锗膜不具备低温防静电性能的问题。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种用于提高聚酰亚胺基底镀锗膜低温防静电性能的方法，其特征在于它包括下列步骤：

(1)对锗靶材进行微量掺杂，并确定掺杂杂质类型、掺杂含量；

(2)根据上述确定结果制备靶材；

(3)通过气相沉积方法制备柔性基底镀锗膜。

步骤(1)所述的掺杂杂质类型为n型杂质的P、As；P型杂质的B、Ga；掺杂含量为有效杂质载流子浓度1.0×10¹¹cm^-3～1.0×10¹³cm^-3。

步骤(2)所述靶材的制备包括电子束蒸发镀用原料及磁控溅射用磁控靶的制备。

步骤(3)所述的气相沉积方法为电子束蒸发镀、射频溅射及直流磁控溅射法。

本发明的有益效果是：

(1)本发明可适用于航天器用防静电、热控锗膜的低温防静电性能提高，可广泛用于各类航天器的热控制。

(2)提出用微量浅能级杂质掺杂的方法对低温电导进行适当补偿，以提高锗膜低温防静电性能，同时不影响其微波透过性能。

具体实施方式

步骤(1)所述的掺杂杂质类型的选定主要考虑杂质的导电类型、迁移率及其在锗中的杂质能级；掺杂浓度的计算主要计算载流子浓度水平，以保证在常温下本征载流子占主导地位，而在-180℃～100℃下杂质载流子可完全电离且载流子浓度满足卫星防静电要求，选用的掺杂杂质有n型杂质如P、As及P型杂质如B、Ga等，掺杂含量为有效杂质载流子浓度1.0×10¹¹cm^-3～1.0×10¹³cm^-3，因n型杂质迁移率高，宜选用n型杂质。

步骤(2)所述靶材的制备包括电子束蒸发镀用原料及磁控溅射用磁控靶的制备，首先用纯度99.999～99.99999％的多晶锗材料制备掺杂单晶锗，制备方法有直拉法及区熔法，晶体生长过程中在熔液中加入掺杂剂，掺杂剂严格按照步骤(1)所确定的杂质类型和杂质浓度选用，制备出的掺杂单晶锗粉碎为直径1～5mm的颗粒作为电子束蒸发镀用原料，也可用金刚石刀具裁切成厚度为5～20mm、长宽各为50～200mm的掺杂单晶锗片材，然后用纯铟金属帮定(Bonding)在磁控靶水冷铜或钼背板上。

步骤(3)所述的气相沉积方法为常用的电子束蒸发镀、射频溅射及直流磁控溅射法，采用步骤(2)制备的蒸发原料或溅射靶材，将磁控溅射用靶材安装在镀膜机靶基座上，将电子束蒸发镀用原料放入坩埚中，用脱脂棉纱蘸无水乙醇、丙酮等清洗液对真空室进行清洗擦拭；将厚度为12～250μm的聚酰亚胺基底装入镀膜机中，镀膜机抽真空至1.0×10^-3Pa，开启离子源、供气系统、走带装置，用离子束对基底进行预处理，离子种类：Ar⁺；离子源功率：500～1500W；离子源工作电压：250～700V；放电电流：0.5～5A；工作压力：0.3～3Pa。开启镀膜系统，在聚酰亚胺基底上制备锗膜，溅射镀膜的功率约为1000～5000W，工作气体为高纯氩气(99.99％)，工作压力为1.0×10^-1～1Pa；电子束蒸发镀膜的电子枪功率为5000～15000W，工作压力为1.0×10^-3～5.0×10^-3Pa；制备过程中严格控制污染，镀膜完成，取出薄膜。

实施例

(1)选用n型杂质P作为掺杂杂质，确定掺杂浓度为1.0×10¹²cm^-3。