[发明专利]一种适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法

说明书

本发明公开了一种适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法，该方法包括如下步骤：在衬底上形成铬膜；在湿氢氛围中，将形成有铬膜的该衬底于900～1300℃温度下保温至铬膜完全氧化成氧化铬膜。该方法降低了在电真空器件上形成高质量的氧化铬薄膜的工艺控制难度，从而减小了电真空器件在高梯度电场下的击穿几率。

技术领域

本发明涉及电真空领域。更具体地，涉及一种适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法。

背景技术

在电真空领域，在陶瓷或金属衬底上涂覆厚度为0.5nm～150nm的氧化铬薄膜，可以有效地降低其在高梯度电场下的击穿几率。目前电真空领域中常用的氧化铬薄膜制备方法是采用反应溅射法，即在磁控溅射或多弧离子镀设备中，离子轰击铬靶溅射出游离的铬原子，同时通入氧气与游离铬反应生成氧化铬。为保证充分反应，防止金属铬沉积在衬底上，需要通入过量的氧气，并使工作腔室处于高温以提高反应几率。但该方法存在以下缺陷：1)反应溅射存在对氧气流量控制要求高的问题，太低，铬得不到充分氧化，薄膜导电，影响二次电子发射系数和陶瓷耐压；太高，富裕氧含量在电真空器件中缓释，将影响器件性能；2)由于磁控溅射或多弧离子镀在起辉或起弧过程中，离子流大小不稳，导致这段过程中生成的薄膜成分复杂、缺陷多、性能差，对于厚度≤10nm的薄膜质量影响尤其严重；3)工作腔室在高温下通氧气，设备零部件迅速氧化，导致金属件老化、绝缘件漏电；并且在制备其它薄膜时设备零部件释放氧气，导致工件含氧量过高。

因此，需要提供一种新的适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法，以克服上述存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法，该方法降低了电真空领域中，在电真空器件上形成氧化铬薄膜的工艺控制难度，避免了现有的在制备过程中存在的未氧化或氧含量过高的缺陷，提高了氧化铬薄膜的质量，进一步减小了器件在高梯度电场下的击穿几率。

为达到上述目的，本发明提供一种适用于电真空器件的在衬底上形成氧化铬膜的方法，该方法包括如下步骤：

在衬底上形成铬膜；

在湿氢氛围中，将形成有铬膜的该衬底于900～1300℃温度下保温至铬膜完全氧化成氧化铬膜。

优选地，所述衬底的材质为陶瓷或金属。

优选地，所述金属选自无氧铜、无磁不锈钢、可伐、纯铁、镍铜、钼铜等电真空金属中的一种。

优选地，所述陶瓷选自氧化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷等电真空陶瓷中的一种。

优选地，所述在衬底上形成铬膜的方法选自磁控溅射、多弧离子镀或蒸发中的一种或几种。

优选地，所述湿氢氛围中，露点≥-30℃，优选为-30℃～-10℃。

优选地，所述铬膜的厚度为0.25～75nm，优选为1～60nm。

优选地，所述保温的温度低于衬底熔点的0.9倍。

优选地，当所述衬底的材质选自氧化铝陶瓷或氧化铍陶瓷时，所述保温的温度为1000℃～1200℃。

优选地，当所述衬底的材质为无氧铜时，所述保温的温度为900℃～970℃。

优选地，当所述衬底的材质选自无磁不锈钢、可伐、纯铁、镍铜或钼铜时，所述保温的温度为1100℃～1300℃。

优选地，所述保温的时间为0.5～8小时。

优选地，所述衬底为电真空器件中承受直流高压或微波功率的零部件。

优选地，所述电真空器件中承受直流高压或微波功率的零部件选自电子枪瓷环、陶瓷输能窗、高频零件或输能零件。