[发明专利]一种金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，特征在于：将离子束刻蚀与离子束辅助沉积技术结合起来，制备金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜，该方法依次包括以下步骤：

a、首先使用去离子水利用超声波清洗技术去除工件表面污染物；

b、将工件置于真空室内样品台上，抽真空至本底真空后通入工质气体；

c、利用离子源产生的惰性气体离子束分别对工件以及靶材表面进行离子束刻蚀清洗；

d、开启开启溅射源与辅助源溅射沉积制备过渡层；

e、在沉积的过渡层上利用双溅射源分别溅射石墨靶与金属硫化物复合靶沉积制备金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜；

2.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述真空室本底真空优于2.0×10^-4Pa，工质气体可以为氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)、氪气(Kr)中的任何一种气体或几种气体的混合气体，且在工质气体通入过程中真空室的压强不高于1.5×10^-2Pa。

3.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述溅射离子源与辅助源均为Kaufman型离子源，在刻蚀清洗的过程中，溅射离子源清洗靶材表面，屏极电压根据靶材不同调整范围为2.0～3.5KV，离子束流调整范围20～150mA；辅助源溅射清洗工件表面，其屏极电压根据条件不同调整范围为0.1～1.0KV，离子束流为20～150mA，束流刻蚀时间10～30min。

4.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述过渡层为梯度过渡层，包括金属层金属碳化物成层两层。

5.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述过渡层制备过程中，先在工件表面采用溅射源溅射金属靶材沉积金属过渡层，所用所用金属靶材可以为Ti、Cr、Zr、W中的任何一种金属，溅射源屏极电压2.0～3.0KV，离子束流为20～100mA；辅助源屏极电压范围为0.1～1.0KV，离子束流为20～100mA，沉积时间为10～15min。然后在制备的金属层上制备碳化物层，所用金属靶与金属层材料相同，石墨靶为纯度大于99.7％的高纯度石墨靶，金属靶溅射源屏极电压2.0～2.5KV，束流20～50mA；石墨靶溅射源屏极电压2.2～2.7KV，束流20～100mA；辅助源屏极电压范围为0.1～1.0KV，离子束流为20～100mA，沉积时间为10～15min。制备的梯度过渡层包括Ti/TiC、Cr/CrC、Zr/ZrC、W/WC梯度过渡层。

6.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述复合薄膜制备过程中，石墨靶为纯度大于99.7％的高纯度石墨靶；硫化物镶嵌靶为石墨与硫的镶嵌块镶嵌于金属硫化物基础靶材中构成，在溅射束斑范围内，镶嵌块均匀分布且基础靶材与镶嵌块均匀分布。其中基础靶材的材料可以为WS₂、MoS₂，FeS，ZnS，PbS，ZnS，CuS，Ag2S中的任何一种，镶嵌块由固体硫粉与石墨粉均匀混合压制而成，均匀分布在基础靶材镶嵌区。

7.按照权利1所述的金属硫化物掺杂类金刚石复合薄膜的制备方法，其特征在于所述过渡层制备过程中溅射石墨靶的溅射源屏极电压为2.2～3.0KV，束流为20～100mA；硫化物复合靶的溅射源屏极电压应低于石墨靶溅射源屏极电压，调整范围为2.0～2.7KV，束流为20～100mA；辅助源屏极电压调整范围0.2～1.0KV，束流范围为20～100mA，沉积时间为60min～180min，沉积制备过程中，保证工件温度不高于150℃。