[发明专利]一种碳化硅表面改性方法

说明书

本发明一种碳化硅表面改性方法，采用PVD(物理气相沉积)改性，先将基片清洗干净，检测改性前粗糙度，后放入整洁的镀膜机内，同时，在镀膜机相应位置放入膜料镍(Ni)、硅(Si)；提高镀膜机真空室内的真空度，达到改性标准后，先镀制膜料镍(Ni)、在镀制膜料硅(Si)，改性完成后检测粗糙度。相比较于传统PVD(物理气相沉积)改性方法，本方法可以直接降低基片表面粗糙度，省去改性后光学研抛过程，节省了光学研抛过程中耗费的人力、物力、财力，规避了相应的风险。

技术领域

本发明涉及一种SiC表面改性方法，属于光学设备技术领域，可应用于薄膜光学制备技术领域。

背景技术

SiC材料以其良好的物理、机械和热特性，近年来在航天领域获得广泛的应用。由于生产工艺、材料特性、成分组成等诸多因素，导致SiC表面存在很多微孔，表面致密程度远不如玻璃材料。

对有残留微孔等缺陷的SiC镜坯进行表面研抛，研抛后表面粗糙度的极限范围是3nm-4nm,此时，光学研抛已无法进一步提升其表面精度，不能满足高精度空间相机反射镜所需的表面粗糙度的技术要求。表面散射和表面粗糙度成正相关，若直接应用此类SiC反射镜，大量的散射会造成空间光学系统光能量损耗，同时，产生的杂散光会影响空间光学系统的成像质量。另外，由于SiC硬度和化学稳定性都较高，直接加工成高精度的光学表面(RMS值较小的镜面)难度系数较大。

为了进一步提升SiC反射镜表面精度，得到高精度SiC镜坯，需对SiC镜坯进行表面改性处理，在采用物理气象沉积(PVD)的方法改性时，实质为在SiC镜坯表面镀制一定厚度的致密的改性层Si，改性层Si厚度一般在10μm以上，用于改善表面缺陷和提高表面精度。完成改性层镀制过程后，其SiC镜坯表面粗糙度依然高居不下，甚至是高于改性前的粗糙度，需对SiC镜坯表面的改性层进行光学冷加工处理，即镜坯表面光学精密研抛，最终得到粗糙度在1nm左右的光滑表面，并满足相应面形要求。

传统改性方法从镀制改性层到完成对改性层的研抛，存在着相应的风险如下：

·PVD改性镀膜过程中容易出现喷溅点，喷溅点在研抛过程中会容易成为改性层脱落点，导致改性失败；

·由于改性层厚度较厚，镀制改性层所需的时间较长，对设备和人员是一种考验，存在一定的风险；

·光学研抛过程中存在将改性层加工过度，磨穿改性层的风险。改性层磨穿后，需重新镀制改性层，重新进行光学研抛，耗时耗力，延长加工周期。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服传统碳化硅表面改性后表面粗糙度不变或增大的缺点，提供一种碳化硅表面改性方法，解决了传统改性方法完成后，需继续研抛降低粗糙度，耗时费力的问题。

本发明的技术方案是：一种碳化硅表面改性方法，步骤如下：

1)选取膜料镍、硅，分别放置在镀膜机阻蒸舟、坩埚内；

2)抽真空，当真空度达到高真空时开始加热；

3)达到温度T时开始镀制镍；

4)保持温度T，继续镀制硅；

5)完成上述两种膜料镀制后，用离子源轰击。

所述高真空度≤3x10^-3Pa。

所述T＝290℃-310℃。

所述T＝300℃

所述步骤3)镀制镍的厚度为25nm-30nm。

所述步骤4)镀制硅的厚度为700nm-900nm。

所述轰击时间为4-6分钟。

所述离子源轰击时间为5分钟。