[实用新型]一种应用于掺杂类金刚石薄膜制备设备的电极

说明书

本实用新型公开了一种应用于掺杂类金刚石薄膜制备设备的电极，包括安装在真空腔室顶端的阳极，及安装在真空腔室底端的阴极；所述阳极设置为螺旋电极，且与射频电源连接；所述阴极设置为样品台，且与脉冲偏压电源电连接。本实用新型利用螺旋电极作为电极阳极，样品台作为电极阴极，能够与中频磁控溅射技术良好结合，具有结构简单、基材温升低、膜基结合好、成膜均匀，工艺可重复性好，易于精确控制镀层厚度，易于控制元素掺杂量等优点。

技术领域

本实用新型属于新材料制备技术领域，具体涉及一种应用于掺杂类金刚石薄膜制备设备的电极。

背景技术

作为自然界中分布最广泛的元素之一，碳材料从国防经济到日常生活皆发挥着重要作用。20世纪50年代以来，碳材料科学研究已取得一系列重大发现和进展。其中，类金刚石(diamond-like carbon,DLC)薄膜因具有类似于金刚石的高硬度、耐磨耐蚀、高透过率等诸多优点，在航空航天、机械、电子、光学、生物医药等领域展现出广泛的应用前景及巨大的经济价值。

但由于沉积过程中金刚石sp3杂化键扭曲变形导致薄膜产生高的残余应力，致使薄膜韧性低、脆性高，不仅严重削弱膜基结合强度，并制约着厚DLC薄膜的发展。尤其在航空、汽车等领域关键运动部件使用环境复杂多变、工况苛刻，迫切需要研究和发展具有高硬度、低应力、强耐磨等综合性能优异的DLC薄膜材料，经过一些科研工作者初步的工作证明，掺杂有望解决以上瓶颈问题。

DLC薄膜的制备方法有很多，工业上已达到实用化的工艺主要是利用非平衡等离子体或离子束沉积技术合成，如以碳源(CH₄，C₂H₂等)为先驱气体的等离子体PVD工艺、电离蒸镀工艺、将原料从固体直接气化的溅射工艺、阴极电弧离子镀工艺等。

现有的DLC薄膜的制备通常采用平行板电极进行等离子体增强化学气相沉积，而采用这种平板型电极进行DLC薄膜的制备时存在磁控溅射无法与平板电极相结合制备掺杂DLC薄膜的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本实用新型提出了一种应用于掺杂类金刚石薄膜制备设备的电极。

本实用新型的技术方案是：一种应用于掺杂类金刚石薄膜制备设备的电极，包括安装在真空腔室顶端的阳极，及安装在真空腔室底端的阴极；所述阳极设置为螺旋电极，且与射频电源电连接；所述阴极设置为样品台，且附加有脉冲负偏压。

作为上述电极的进一步改进，所述螺旋电极具体设置为蚊香状平面螺旋电极结构。

作为上述电极的进一步改进，所述蚊香状平面螺旋电极的高度设置为30cm，直径设置为10cm。

作为上述电极的进一步改进，所述螺旋电极具体设置为双螺旋电极结构。

作为上述电极的进一步改进，所述双螺旋电极的高度设置为40cm，直径设置为6cm。

作为上述电极的进一步改进，所述螺旋电极具体采用不锈钢或铜材质。

作为上述电极的进一步改进，所述样品台具体设置为圆形结构。

作为上述电极的进一步改进，所述样品台包括样本托、样品台体及驱动组件，所述样本托安装在样品台体顶端，所述驱动组件通过同步齿轮带和同步带轮驱动所述样品台体转动。

作为上述电极的进一步改进，所述样品台体底部还设置有水冷磁流体。

作为上述电极的进一步改进，所述样品台体与水冷磁流体之间还依次层叠有瓷垫、尼龙绝缘环及尼龙垫压环。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用螺旋电极作为电极阳极，样品台作为电极阴极，能够与中频磁控溅射技术良好结合，具有结构简单、基材温升低、膜基结合好、成膜均匀，工艺可重复性好，易于精确控制镀层厚度，易于控制元素掺杂量等优点。