[发明专利]一种结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法

说明书

本发明涉及一种结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法，包括基体，和相互连接的真空系统、高功率脉冲磁控溅射系统、真空阴极弧沉积系统及控制系统，基体通过高功率脉冲磁控溅射系统与真空阴极弧沉积系统结合制备成硒鼓；通过将高功率脉冲磁控溅射与真空阴极弧沉积系统相结合，改变等离子体区间的电势分布，提高等离子体密度，在一定程度上解决HIPIMS沉积速率低的问题，同时有效改善了膜基界面结合状况，膜层的致密性良好，制备的薄膜颜色根据薄膜成分可调，沉积速率有所提高，使用性能优良，能够改善界面性能，提高薄膜的摩擦学特性。

技术领域

本发明涉及硒鼓制备技术领域，更具体地说是指一种结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法。

背景技术

随着各种办公设备成为人们工作生活中不可或缺的辅助工具，电脑主要外设之一的激光打印机的高频率使用，也使得与之相配套的打印耗材，如砸鼓等的消耗以每年百分之三十多的速度在递増。生产一支新的砸鼓需要消耗大量的石油等资源，废旧砸鼓中的重金属元素及残余碳粉进入空气、水体、土壤会对环境造成极大的危害。所以，提高硒鼓的使用寿命，减少硒鼓的消耗不论是在经济上还是环保角度上都有着重要的意义。根据激光打印机的工作原理，硒鼓的寿命主要取决于硒鼓材料表面的摩擦学特性。因而在硒鼓表面沉积一层保护层，在不影响硒鼓感光特性的同时，増加其摩擦性能，可以有效地提高硒鼓的寿命。

首先，与常规磁控溅射相比，HIPIMS虽同为低温工艺，但由于靶材离子高度离化，可产生高达数百mA/cm²的离子束流轰击，所沉积的薄膜具有如下优点：

(1)在电子反常输运的影响下，离子输运机制转变为横向和纵向正交运动机制，大幅提高了绕镀能力，并可通过施加基片偏压提供电场，控制靶材离子运动方向，实现全方位均匀沉积，有利于在复杂零件表面制备均匀致密薄膜。

(2)高密度离子束流轰击基体表面，在去除基体表面污染的同时注入至薄膜与基体界面，改变基体的取向和表面结构，使薄膜与基体之间形成局部外延生长，获得化学键合界面，大幅增强膜基结合强度。

(3)离子轰击可提高沉积原子表面扩散能力，促进了晶粒的重复形核速率和迁移速率，进而抑制贯穿薄膜厚度的柱状晶结构形成，提高薄膜的致密度和均匀性，改善薄膜硬度、耐磨和耐蚀等性能。

HIPIMS技术作为一种高离化率磁控溅射技术，具有膜层沉积过程可控性好，膜层性能(包括膜基结合力、力学性能、耐摩擦磨损性能及耐化学腐蚀性能等)大大改善的优点。但从工业化技术应用的角度来讲，该技术存在的缺点是沉积速率太低，这可能是制约该技术发展的主要原因。此外，虽然该技术的离化率较常规直流磁控溅射的离化率高，但是对于某些低溅射率的金属靶材，其系统粒子离化率还有待于进一步提高，这也是限制该项技术推广应用的关键。

HIPIMS低沉积速率由溅射金属离子被靶吸回所导致，只有将金属离子有效地收集并输运到基体附近，才可能减少沉积速率的损失。与真空阴极弧沉积系统相结合，在工件上施加负高压，即可改变等离子体区间的电势分布，在工件附近形成低电势区，吸引金属离子向工件运动，进而在一定程度上解决HIPIMS沉积速率低的问题，同时有效改善了膜基界面结合状况，提高薄膜质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法，将高功率脉冲磁控溅射与真空阴极弧沉积系统相结合，能够改善界面性能，提高薄膜的摩擦学特性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法，包括基体，和相互连接的真空系统、高功率脉冲磁控溅射系统、真空阴极弧沉积系统及控制系统，所述基体通过所述高功率脉冲磁控溅射系统与所述真空阴极弧沉积系统结合制备成硒鼓；

所述结合高功率脉冲磁控溅射技术的硒鼓制备方法，方法步骤如下：

S01.利用重金属和气体混合等离子体对所述基体表面进行高低能交替清洗；