[发明专利]一种在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法

权利要求书

1.一种在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法，其特征在于：采用单晶硅片作为基底，通过离子源对硅基片表面进行溅射清洗；以高纯的金属钛和石墨作为靶材，采用直流和脉冲双激发源阴极等离子体放电技术，分别制备钛纳米功能层和类金刚石薄膜；最后进行退火处理制得。

2.根据权利要求1所述的在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基体表面处理：将单晶硅片依次放入丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水中分别进行超声清洗10min，除去表面的油脂及其他污染物，然后将基体置于烘箱干燥待用；

(2)将预处理过的硅基片固定在阴极电弧装置的真空室内的旋转样品台上，高纯钛靶和石墨靶分别安装在直流阴极电弧和脉冲阴极电弧的蒸发器上；

(3)用抽真空装置对真空室抽真空，使真空度达到4×10^?4~6×10^?4Pa；通过进气口通入氩气到真空室内，氩气的流量由流量计控制，使真空室气压稳定在3×10^?2~6×10^?2Pa；开启旋转样品台，采用离子源对硅基片进行溅射清洗，然后冷却至室温；

(4)关闭氩气进气口，开启直流阴极电弧蒸发电源，调节阴极电压到60~90V，阴极电流为60-70A，在旋转的硅基片上沉积钛功能层，沉积时间1-7min；

(5)钛功能层沉积完毕后，在真空室内放置至20~40℃；开启脉冲阴极电弧蒸发源，调节阴极电压在300~350V，脉冲频率为3~6Hz，在预制的钛功能层上沉积类金刚石薄膜；

(6)将制备的类金刚石多层膜放入真空炉中进行退火处理，真空炉气压1×10^?3~3×10^?3Pa，退火时间40~60min，最终制得钛/类金刚石纳米多层薄膜。

3.根据权利要求2所述的在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法，其特征在于：所述步骤（3）中离子溅射清洗的时间为10~15min，氩离子的能量和束流密度分别为2~4keV和15~25A/m²。

4.根据权利要求2所述的在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(5)中脉冲阴极电弧制备类金刚石膜时，脉冲数为370-3000。

5.根据权利要求2所述的在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)~(5)中溅射清洗和沉积薄膜时样品台的转速为1-3r/min。

6.根据权利要求2所述的在硅表面制备钛/类金刚石纳米多层薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(6)中真空退火温度为350-550℃。