[发明专利]一种磁过滤阴极真空弧沉积导电碳膜的制备方法

说明书

本发明提出了一种磁过滤阴极真空弧沉积导电碳膜的方法，包括以下步骤：首先将基片进行表面清洗预处理，然后在清洗后的基片上沉积过渡层，最后在过渡层表面沉积类石墨导电碳膜。通过本发明方法沉积的导电碳膜导电性高、结构致密，膜层与基片的结合力强。本发明提供的方法沉积面积大、效率高、绿色无污染，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种磁过滤阴极真空弧沉积导电碳膜的制备方法，具体的说是一种磁过滤阴极真空弧沉积类石墨导电碳膜的制备方法，属于薄膜材料制备技术领域。

背景技术

据了解，阴极真空电弧沉积是将真空弧电源所产生的等离子体经过偏压电源等引出到基片表面的一种薄膜沉积方法，具有离化率高、沉积温度低、沉积速率高、结合力等优点。然而，使用阴极真空电弧沉积的薄膜仍然存在颗粒较大，致密性较差等问题。而磁过滤阴极真空电弧沉积方法是基于阴极真空电弧沉积的优化改进技术。磁过滤阴极真空弧沉积技术中的弯曲弧磁过滤器可以有效滤除阴极真空电弧所产生的大颗粒，提供完全电离的等离子源，从而提高膜层的质量和均匀性。现有的磁过滤阴极真空弧沉积技术主要用于制备sp³键杂化为主的硬质类金刚石碳膜。碳膜中sp³键含量的多少直接决定类金刚石碳膜的硬度。为了获得高硬度碳膜涂层，长期以来，研究人员一直致力于优化磁过滤阴极真空电弧沉积工艺参数获得高sp³键含量的类金刚石碳膜碳膜。除了sp³键杂化为主的类金刚石碳膜结构， sp2键杂化为主的类石墨导电碳膜是另外一类重要碳膜材料，在电化学防腐等领域具有广阔的应用前景。然而，使用磁过滤阴极真空弧沉积技术制备类石墨导电碳膜的研究却鲜有报道。为了进一步拓展磁过滤阴极真空弧沉积制备碳膜材料的类型，亟需开发磁过滤阴极真空弧沉积技术用于制备类石墨导电碳膜的工艺方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足而提供一种磁过滤阴极真空弧沉积导电碳膜的制备方法，能够实现高致密性、高导电性类石墨导电碳膜的制备。

本发明提供一种磁过滤阴极真空弧沉积导电碳膜的制备方法，按以下步骤进行：

第一步、基片预处理：对基片进行超声清洗并烘干后，在氩气条件下对基片表面进行等离子体清洗；

第二步、沉积过渡层：在一定压力的工作气体条件下，采用磁过滤阴极真空沉积技术对预处理后的基片表面进行过渡层沉积；

第三步、 导电碳膜的制备：在一定压力的工作气体条件下，采用磁过滤阴极真空沉积技术在过渡层表面进行类石墨碳膜沉积。

本发明首先对基片进行预处理，而后在基片表面沉积一层过渡层，再在过渡层上沉积类石墨导电碳膜层。通过本发明方法沉积的导电碳膜导电性高、结构致密，膜层与基片的结合力强。本发明提供的方法沉积面积大、效率高、绿色无污染， 具有良好的应用前景。

本发明进一步细化的技术方案如下：

优选的，所述第一步中，基片预处理具体包括：将基片依次放入异丙醇、去离子水、无水乙醇中进行超声清洗，烘干后固定到薄膜沉积真空腔内的基片挂架上；抽真空，打开气体阀门通入氩气，调节腔室气压；打开离子源，调节离子源电压和占空比，对基片表面进行等离子体清洗；

所述第二步中，沉积过滤层具体包括：向薄膜沉积真空腔内通入氩气工作气体，调节基片挂架转速、气体流量、腔室气压、偏压电源电压和占空比、离子源电压和占空比，打开过渡层靶材电弧源、引出源、稳弧源和聚焦源，调节沉积时间，在预处理清洗后的基片表面进行过渡层沉积；

所述第三步中，导电碳膜的制备具体包括：向薄膜沉积真空腔内通入氩气工作气体，调节基片挂架转速、气体流量、腔室气压、偏压电源电压和占空比、离子源电压和占空比，打开石墨靶对应的电弧源、引出源、稳弧源和聚焦源，调节沉积时间，在过渡层表面进行类石墨碳膜沉积。

优选的，所述导电碳膜为类石墨碳膜，其中所述类石墨碳膜的厚度为2～5μm，方阻为12～30Ω/□。

优选的，所述基片为硅片、玻璃片、不锈钢片或PET片。