[发明专利]类石墨含氢碳膜、制备方法及光学薄膜

说明书

本发明主要目的在于提供一种类石墨含氢碳膜、制备方法及光学薄膜。所述方法包括以下步骤：将清洁的基体置于输出极板上，在输出极板施加<100V的负偏压；真空气氛下，通入碳氢气体进行等离子体增强化学气相沉积；所述碳氢气体为甲烷和/或氢气；所述沉积的温度≤100℃。所要解决的技术问题是制备一种具有低应力(<0.3GPa)的类石墨含氢碳膜；将其沉积在锗、硅、蓝宝石硫化锌、硒化锌、硫系玻璃表面起到物理、化学防护、防潮和红外增透的作用；将其沉积在聚四氟乙烯薄膜等不耐高温、温度膨胀系数较大的柔性基体表面，膜基结合性良好，可以随基体任意弯曲，起到物理、化学防护和摩擦润滑的作用；从而更加适合使用。

技术领域

本发明属于防护膜技术领域，具体涉及一种类石墨含氢碳膜、制备方法以及应用所述类石墨含氢碳膜的光学薄膜。

背景技术

类金刚石(DLC)膜是由C的sp²键和sp³键组成的具有无定形结构的薄膜。DLC膜硬度高、摩擦系数小、抗摩擦磨损、抗高速风沙和雨水的冲击能力强；化学稳定性好，抗化学腐蚀能力强，具有良好的生物相容性，疏水性；在2μm～20μm红外波段具有良好透过性能；折射率n≈2，和高折射率红外材料硅(n≈3.5)、锗(n≈4)有良好的单点增透匹配性和膜基结合性。已广泛应用在硅、锗红外透镜、刀具，轴承，磁盘，人工关节等表面，起到良好的抗摩擦磨损、化学防护和红外增透的作用。

但传统DLC膜的应力大，沉积温度高，与硫系玻璃、ZnS、ZnSe等基体结合性能差，也难以沉积在聚四氟乙烯等柔性基体表面。

目前，降低DLC膜内应力，提高膜基结合力的方式主要有两类：第一类是采用元素掺杂，该方法虽然可以降低DLC膜层的内应力，但是会在膜内引入外来元素，使得此类DLC膜只能用于工件表面起到抗摩擦磨损的作用，而不具有良好的光学性能，且其制备工艺复杂；第二类是在DLC膜和基体之间引入过渡层Ti，Cr等，其中DLC膜的内应力并未降低，而是被过渡层部分给予缓冲和抵消，其主要应用在工件表面起到抗摩擦磨损的作用，也不具有良好的光学性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种类石墨含氢碳膜、制备方法以及应用所述类石墨含氢碳膜的光学薄膜，所要解决的技术问题是通过控制碳膜的镀制工艺使所得到的类石墨含氢碳膜具有低应力(<0.3GPa)；将其沉积在锗、硅、蓝宝石硫化锌、硒化锌、硫系玻璃表面起到物理、化学防护、防潮和红外增透的作用；将其沉积在聚四氟乙烯薄膜等不耐高温、温度膨胀系数较大的柔性基体表面，膜基结合性良好，可以随基体任意弯曲，起到物理、化学防护和摩擦润滑的作用；从而更加适合使用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种类石墨含氢碳膜的制备方法，其包括以下步骤：

将清洁的基体置于输出极板上，在输出极板施加<100V的负偏压；

真空气氛下，通入碳氢气体进行等离子体增强化学气相沉积；

其中，所述碳氢气体为甲烷和/或氢气；所述沉积的温度≤100℃。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的方法，其中所述的沉积为射频等离子体增强化学气相沉积。

优选的，前述的方法，其中所述的碳氢气体的流量≥5sccm，其工作压力2～10Pa。

优选的，前述的方法，其中所述的基体按照以下步骤清洁：

1)采用乙醇和/或乙醚擦洗基体表面；

2)将擦洗后的基体置于输出极板上；

3)真空气氛下，通入高纯氩气，起辉，调节负偏压，清洗基体；

其中，输入极板与输出极板的间距为1～50cm。