[发明专利]一种透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

（1）清洗玻璃基片；

（2）以高纯甲烷为工作气体，采用等离子体增强化学气相沉积方法在玻璃基片表面沉积一层非晶碳薄膜，其工艺参数是：射频功率300～400W，射频频率10-15MHz，基片温度380～450℃，腔体压强80～120Pa，高纯甲烷气体流量60～90sccm，镀膜时间15～25秒，薄膜厚度为5～12纳米；

（3）以高纯氨气为工作气体，采用等离子体增强化学气相沉积方法对玻璃基片表面的非晶碳薄膜进行氨气等离子体处理，氨气等离子体处理玻璃基片表面非晶碳薄膜的工艺参数是：射频功率200～300W，射频频率13.56MHz，基片温度380～450℃，腔体压强100～160Pa，高纯氨气气体流量40～70sccm，氨气等离子体处理时间10～20分钟；

（4）以高纯甲烷和高纯氨气为反应气体，采用等离子体增强化学气相沉积方法在步骤（3）中氨气等离子体处理后的非晶碳薄膜表面制备一层氮化碳薄膜；

（5）在高纯氮气气氛中对步骤（4）中所制备的氮化碳薄膜进行低温热处理。

2.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，所述的高纯甲烷的纯度大于99.999%；所述的高纯氨气的纯度大于99.9995%；所述的高纯氮气的纯度大于99.999%。

3.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，采用等离子体增强化学气相沉积技术在步骤（1）中的玻璃基片表面沉积一层非晶碳薄膜，其工艺参数是：射频功率350，射频频率13.56MHz，基片温度400℃，腔体压强100Pa，高纯甲烷气体流量75sccm，镀膜时间20秒，薄膜厚度为9纳米。

4.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，通过等离子体增强化学气相沉积技术采用高纯氨气等离子体处理玻璃基片表面的非晶碳薄膜，氨气等离子体处理玻璃基片表面非晶碳薄膜的工艺参数是：射频功率250W，射频频率12-15MHz，基片温度400℃，腔体压强120Pa，高纯氨气气体流量55sccm，氨气等离子体处理时间15分钟。

5.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，采用等离子体增强化学气相沉积技术制备氮化碳薄膜的工艺参数是：射频功率300～400W，射频频率12-15MHz，基片温度380～450℃，腔体压强80～120Pa，高纯氨气气体流量50～80sccm，高纯甲烷气体流量30～50sccm，镀膜时间50～80分钟，薄膜厚度为180～330纳米。

6.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，采用等离子体增强化学气相沉积技术制备氮化碳薄膜的工艺参数是：射频功率350W，射频频率13.56MHz，基片温度400℃，腔体压强100Pa，高纯氨气气体流量70sccm，高纯甲烷气体流量40sccm，镀膜时间60分钟，薄膜厚度为260纳米。

7.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，在高纯氮气气氛中对步骤（4）中所制备的氮化碳薄膜进行低温热处理的具体工艺是：升温前在石英退火炉内通入高纯氮气并保持10-15分钟，接着将制备完成的氮化碳薄膜置于石英舟内并推入石英退火炉，在氮气氛围保护下氮化碳薄膜随同石英退火炉一起升温至450-500℃并保持2-3个小时，之后在氮气氛围保护下随同石英退火炉一起自然冷却至室温。

8.权利要求1所述的透光性硬质氮化碳薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，在高纯氮气气氛中对步骤（4）中所制备的氮化碳薄膜进行低温热处理的具体工艺是：升温前在石英退火炉内通入高纯氮气并保持12分钟，接着将制备完成的氮化碳薄膜置于石英舟内并推入石英退火炉，在氮气氛围保护下氮化碳薄膜随同石英退火炉一起升温至480℃并保持2.5个小时，之后在氮气氛围保护下随同石英退火炉一起自然冷却至室温。