[发明专利]一种二次电子发射薄膜的缓冲层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二次电子发射薄膜的缓冲层及其制备方法。制备掺入金属材料的氧化镁复合薄膜二次电子发射源时，先在金属基底上采用溅射镍靶或溅射氧化镍靶方式沉积一层氧化镍缓冲层，然后再在氧化镍缓冲层之上沉积掺入金属材料的氧化镁复合薄膜。沉积氧化镍缓冲层时，金属基底的温度设置为200‑400℃，镀膜腔中同时通入氩气和氧气或只通入氩气，气压为0.1‑1Pa。氧化镍缓冲层的厚度为5‑90nm，氧化镍晶粒尺寸为3‑20nm。在金属基底上沉积氧化镍缓冲层，有助于在随后沉积掺入金属材料的氧化镁复合薄膜时，减小金属沉积对氧化镁晶粒生长的抑制作用，促进氧化镁晶粒生长，可提高该复合薄膜的二次电子发射性能。

技术领域

本发明属于光电子材料与器件技术领域，涉及一种可用于电子倍增器、光电倍增管等器件的二次电子发射薄膜的缓冲层及其制备方法。

背景技术

氧化镁薄膜因为具有二次电子发射系数高、抗带电粒子轰击性能好及制备工艺简单等优点，目前作为二次电子发射源被广泛应用于图像增强器、电子倍增器、光电倍增管、正交场放大器和等离子体显示器等器件中。在用于电子倍增器、光电倍增管等器件时，为了使器件获得长的使用寿命，二次电子发射源必须能耐受较大束流密度电子束的长时间轰击，因此制备的氧化镁薄膜厚度需要达到几十纳米甚至一百纳米以上。但是，由于氧化镁是绝缘材料，较厚的氧化镁薄膜在电子束轰击下会产生表面充电现象，这会使其二次电子发射快速衰减，从而影响薄膜二次电子发射的稳定性。这一问题限制了氧化镁薄膜在高增益、长寿命电子器件中的应用。

为了避免较厚的氧化镁薄膜在电子束持续轰击下产生表面充电现象，可在氧化镁薄膜中掺入一定比例的导电性好、化学性质稳定的金属材料(如金、铂、银等)以形成掺入金属材料的氧化镁复合薄膜。由于金属材料的掺入，复合薄膜的导电性得到改善，使其在膜层较厚时仍能有效避免表面充电，因而可以通过增加薄膜厚度以提高薄膜耐受较大束流密度电子束长时间轰击的性能。

作为二次电子发射源应用的掺入金属材料的氧化镁复合薄膜通常采用溅射法制备。但是，实验研究表明，在掺入金属材料的氧化镁复合薄膜制备过程中，金属材料沉积时的团聚现象会影响氧化镁的结晶并减小氧化镁的晶粒尺寸，从而降低了复合薄膜的二次电子发射性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二次电子发射薄膜的缓冲层及其制备方法，以克服上述现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二次电子发射薄膜的缓冲层及其制备方法，制备掺入金属材料的氧化镁复合薄膜二次电子发射源时，先对待沉积薄膜的金属基底进行清洗处理，然后在金属基底上采用溅射法沉积一层氧化镍缓冲层，氧化镍缓冲层的厚度为5-90nm，氧化镍晶粒尺寸为3-20nm，掺入金属材料的氧化镁复合薄膜沉积于氧化镍缓冲层之上。

本发明进一步的改进在于：在金属基底上沉积氧化镍缓冲层之前，对金属基底进行清洗处理，将金属基底放入容器中，在容器中倒入丙酮浸泡金属基底，并将容器放入超声波清洗机中对金属基底进行超声波清洗10-30分钟，接着，将容器中丙酮依次替换为乙醇和纯水，再分别对金属基底进行超声波清洗10-30分钟，此后，将金属基底放入烘箱中在40-80℃的环境中烘干，最后，对金属基底待沉积薄膜的表面进行氩离子溅射处理5-10分钟。

本发明进一步的改进在于：采用直流溅射法或射频溅射法溅射镍靶，在金属基底表面沉积一层氧化镍缓冲层，沉积过程中向镀膜腔体内同时通入氩气与氧气，总气压为0.1-1Pa，氩气与氧气的流量比为10:1-1:1。

本发明进一步的改进在于：采用射频溅射法溅射氧化镍靶，在金属基底表面沉积一层氧化镍缓冲层，沉积过程中向镀膜腔体内通入氩气，压强为0.1-1Pa。

本发明进一步的改进在于：在金属基底上沉积氧化镍缓冲层时，金属基底的温度为200-400℃。