[发明专利]一种用于刚性基底单面镀膜的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属薄膜镀膜领域，涉及一种用于基底镀膜的方法和装置，具体地说涉及一种用于刚性基底单面镀膜的方法和装置。

背景技术

薄膜是一种特殊的物质形态，由于其在厚度这一特定方向上尺寸很小，只是微观可测的量，而且在厚度方向上由于表面、界面的存在，使物质连续性发生中断，由此使得薄膜材料产生了与块状材料不同的独特性能。现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用。薄膜的制备方法很多，如气相生长法、液相生长法(或气、液相外延法)、氧化法、扩散与涂布法、电镀法等等。

对薄膜的成膜过程的监控技术和薄膜分析、评价与检测技术是薄膜领域非常重要的环节。因为机械强度的缘故，通常薄膜都是通过不同方法镀在不同的刚性基底(石英基片，硅片等)基底上。利用荷相反电荷之间聚电解质的静电吸附作用的自组装技术目前被广泛认为是一种在刚性基底上构筑超薄膜的有效方法。但传统自组装方法是直接将基底反复交替浸泡于聚阳离子和聚阴离子溶液实现成膜，这种方法是一种完全依靠聚离子静电吸附自发实现的成膜技术，一般都是将薄膜镀于基底两侧，对薄膜的生长、厚度和微结构可调控性有一定的局限性。亟待发展新的可调控薄膜生长、微结构和厚度的新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于刚性基底单面镀膜的方法及装置，用以在电场作用下将聚电解质组装于刚性基底之上，同时实现单面制膜和电场对薄膜微结构的调控。

本发明所提供的一种用于刚性基底单向镀膜的装置，包括电极板，基底安装槽，内橡胶垫片，刚性基底，外橡胶垫片，有机玻璃垫片，紧固槽正面，镀膜槽，螺丝，电压表，电流表，直流电源，其中在安装槽中间的长方形槽内依次分别装有与之形状、大小相当的内橡胶垫、刚性基底，刚性基底的镀膜面朝外，外橡胶垫和垫片依次分别置于刚性基底的外侧、安装槽的表面，在外橡胶垫和垫片的中间开有长方形孔结构以使刚性基底的镀膜面与镀膜液接触，长方形极板位于装有内橡胶垫片，刚性基底，外橡胶垫片和有机玻璃垫片的安装槽背面，一起组合安装在正面开长方形孔的紧固槽中，并且用螺丝拧紧紧固槽使刚性基底不镀膜的一面密封，另一块极板置于紧固槽的支架上，使刚性基底与极板之间有一定的电场距离，组装好的紧固槽置于装满镀膜液的镀膜槽中，同时极板和极板分别接直流电源的正、负极，此外电路中还串联有电压表和电流表。

本发明所提供的一种用于刚性基底单向镀膜的方法，包括以下步骤：

1)将刚性基底置于浓硫酸和双氧水中荷负电处理，去离子水漂洗并烘干；

2)将镀膜材料I和镀膜材料II分别溶解在溶剂中，配成制膜液，静置脱泡；

3)将荷电后的刚性基底置于镀膜装置中并紧固使其单面接触制膜液；

4)在镀膜装置两侧施加正向直流电场，将外加电场的镀膜装置置于镀膜材料I的溶液中使刚性基片浸没，使镀膜材料I在电场的作用下与基底静电结合，形成薄膜层；

5)将组装了薄膜层的刚性基底浸泡在去离子水中，漂洗表面并用氮气吹干。

作为对本发明所提供的一种用于刚性基底单向镀膜方法的进一步改进，还可以在步骤5)后继续下列步骤：

6)在镀膜装置两侧施加反向直流电场，将外加电场的镀膜装置置于镀膜材料II的溶液中使刚性基片浸没，使镀膜材料II在电场的作用下与基底静电结合，形成薄膜层；

7)将组装了薄膜层的刚性基底浸泡在去离子水中，漂洗表面并用氮气吹干。

作为对本发明所提供的一种用于刚性基底单向镀膜方法的进一步改进，还可以在步骤7)后继续下列步骤：

8)重复2)～7)步骤，将目标层数的薄膜镀于刚性基底之上。

上述刚性基底是指可以用于作为有机聚合物沉积镀膜的硬质衬底，包括石英、单晶硅、云母、金基片。

上述镀膜材料I和镀膜材料II为主链型或侧链型聚电解质，其中镀膜材料I可以是聚阳离子或者由聚阳离子与纳米粒子形成的包络体或是两性高分子电解质，镀膜材料II可以是聚阴离子或者由聚阴离子与纳米粒子形成的包络体或是两性高分子电解质。

上述镀膜方法的步骤4)或步骤6)中的镀膜时间为：10-60min，镀膜电场强度为0-60V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、可以使刚性基底单面镀膜；

二、可以使镀膜液在电场的作用下镀于刚性基底上；

三、镀膜层的厚度可以控制在纳米级别。

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1、单面镀膜装置的侧面结构示意图；