[发明专利]一种自支撑类金刚石纳米薄膜制备装置及薄膜制备方法

权利要求书

1.一种自支撑类金刚石纳米薄膜制备装置，其特征在于，所述薄膜制备装置包括：电极系统（1）、偏滤弯管（2）和沉积腔室（3）；所述偏滤弯管（2）的入口连接电极系统（1），所述偏滤弯管（2）的出口连接沉积腔室（3），三者构成真空腔室；其中，所述电极系统（1）包括在阴极（12）和阳极（11）之间的触发电极（13）以及电弧线圈（14）；所述偏滤弯管（2）包括弯管（21）和绕在弯管外部的偏滤线圈（22），偏滤线圈（22）上通有电流，弯管（21）的入口连接电机系统的阴极（12），出口连接至沉积腔室（3）；所述偏滤弯管（2）的弯曲角度为90度；所述沉积腔室（3）内设置有基片台（32），已镀有脱膜剂的基片放置在基片台（32）上，所述沉积腔室（3）的腔体（31）与基片台（32）之间设置有直流偏压。

2.一种权利要求1所述的自支撑类金刚石纳米薄膜制备装置的薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在清洁的基片上制备脱膜剂，将已镀有脱膜剂的基片固定在基片台上；

2）通过对触发电极施加脉冲的触发电压，触发电压的触发频率为10～15Hz，引起电弧放电，在阴极和阳极之间的电弧线圈施加脉冲的电弧电压维持电弧，电弧电压的电压值为56～63V，通过触发电压和电弧电压在阴极上产生阴极弧斑，并在阴极弧斑周围产生正离子堆积的等离子体，在阴极和阳极之间形成弧光放电，在产生等离子体的同时将产生阴极材料的液滴或/和大颗粒；

3）等离子体以及阴极材料的液滴或/和大颗粒进入偏滤弯管，对偏滤线圈施加电流，电极系统产生的等离子体在偏滤线圈产生的磁场的作用下沿磁力线漂移，而伴随等离子体产生的阴极材料的液滴或/和大颗粒将不受磁力线影响，从而在弯管的内壁沉积下来，最后等离子体经过弯管，同时将阴极材料液滴或/和大颗粒过滤掉；

4）过滤后的等离子体从弯管的出口喷出后注入或沉积到沉积腔室的基片上，从而在基片上形成DLC薄膜，沉积腔室的腔体基片台之间采用电压值恒定的直流偏压，或者采用线性渐变或梯度变化的直流偏压；

5）将打捞板平放在容器的底部，容器的底部具有排水口，在容器底部从下到上依次平放上打捞板和已镀有DLC薄膜的基片，将已镀有DLC薄膜的基片的抛光面向下放在打捞板上，使DLC薄膜与打捞板接触并对好；

6）向容器内注入去离子水，待脱膜剂溶解后，DLC薄膜脱离基片，取走基片；

7）从容器底部的排水口将水放掉，随着水的流失，DLC薄膜将渐渐贴在打捞板上，从而在打捞板上实现自支撑。

3.一种权利要求1所述的自支撑类金刚石纳米薄膜制备装置的薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在清洁的基片上制备脱膜剂，将已镀有脱膜剂的基片固定在基片台上；

2）通过对触发电极施加脉冲的触发电压，触发电压的触发频率为10～15Hz，引起电弧放电，在阴极和阳极之间的电弧线圈施加脉冲的电弧电压维持电弧，电弧电压的电压值为56～63V，通过触发电压和电弧电压在阴极上产生阴极弧斑，并在阴极弧斑周围产生正离子堆积的等离子体，在阴极和阳极之间形成弧光放电，在产生等离子体的同时将产生阴极材料的液滴或/和大颗粒；

3）等离子体以及阴极材料的液滴或/和大颗粒进入偏滤弯管，对偏滤线圈施加电流，电极系统产生的等离子体在偏滤线圈产生的磁场的作用下沿磁力线漂移，而伴随等离子体产生的阴极材料的液滴或/和大颗粒将不受磁力线影响，从而在弯管的内壁沉积下来，最后等离子体经过弯管，同时将阴极材料液滴或/和大颗粒过滤掉；

4）过滤后的等离子体从弯管的出口喷出后注入或沉积到沉积腔室的基片上，从而在基片上形成DLC薄膜，沉积腔室的腔体基片台之间采用电压值恒定的直流偏压，或者采用线性渐变或梯度变化的直流偏压；

5）将已镀有DLC薄膜的基片倾斜放置于容器中；

6）慢慢向容器内注入去离子水，DLC薄膜在脱膜剂溶掉后开始脱下，待完全脱下后DLC薄膜漂浮在水面上；

7）用打捞板将DLC薄膜轻轻捞起，从而在打捞板上实现自支撑。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述脱膜剂的厚度为250～350nm。

5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，采用粗糙度小于0.5nm的基片。