[实用新型]一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备

说明书

本实用新型公开了一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备，其中主要由微波发生器、微波发射喇叭、工艺进气管、微波屏蔽层、旋转托盘、水冷系统、真空系统和镀膜壳体组成，其中镀膜壳体是具有密封性能的腔体。工作时，工艺气通过进气管进入微波发射喇叭，利用微波将工艺气进行裂解并等离子化，经过裂解等离子化后碳原子作为镀金刚石薄膜的碳源材料。本实用新型是通过改变微波频率和工艺气介质，实现SP2和SP3型纳米金刚石镀膜。采用微波镀膜效率显著，所镀纳米金刚石薄膜厚度均匀，表面光滑平整，且不易损坏待镀膜基材，在各种工业领域有着十分广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及镀纳米金刚石薄膜的技术领域，尤其涉及一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备。

背景技术

随着半导体镀膜基材等向大容量化、高速化、低价格化方向发展实现，实现各种高介质膜及其他特殊性能镀膜至关重要。传统的热氧化和热化学气相沉淀法往往会因为温度较高导致扩散面的重新分配、形成错位和堆垛层错等缺陷，是镀膜技术的一个限制因素，而镀膜技术又是当前低维材料的基础。采用微波镀纳米金刚石薄膜具有台阶覆盖性好，沉积速率高、薄膜层极薄、高纯度和能多层反复镀膜等优点。

金刚石薄膜由于其在力学、热学、光学及电学等方面具有极其优异的特性，在高技术和各种工业领域有着十分广阔的应用前景。80年代以来，气相合成金刚石薄膜的研究取得很大进展，相继建立了多种金刚石薄膜生长的方法。其中，是化学气相沉积法发展迅速，生长的金刚石薄膜的质量较高。微波具有更高的气体分解和离化率，在类比工艺中也是较高的，同时只要在微波的辐照之下，还具有良好的等离子运输能力，利用工艺气态源进行镀膜时。可以得到SP2或 SP3型薄膜等二维材料，它们与基材结合能力良好，但目前并没有一款结构简单、操作方便的相关设备。因此开发简单易行的一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备已非常必要。

实用新型内容

为克服上述存在之不足，本实用新型的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备, 其镀膜效率高，镀膜质量好，需要的设备简单，容易操作，费用低。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：主要由微波发生器、工艺进气管、微波屏蔽层、旋转托盘、冷却盘管、水冷系统、真空系统和镀膜壳体组成，其中镀膜壳体为密封性能的腔体，在镀膜腔体内壁上设置微波屏蔽层，所述旋转托盘安装在内底部，所述微波发生器与镀膜壳体内部连通，所述工艺进气管与镀膜壳体内连通，所述冷却盘管安装在镀膜壳体内且与水冷系统连接，所述真空系统与镀膜壳体内连通。

所述镀膜壳体内壁和外壁四周设置有微波屏蔽层，以减少高频微波多次反射，以有效减少从内置微波屏蔽层逃逸的微波。

所述工艺气通过开启工艺控制阀进入工艺进气管，导入至微波发射喇叭，通过微波将工艺气进行裂解并等离子化，经过裂解等离子化后单质碳作为镀金刚石薄膜的碳源材料。

根据本实用新型中所述的一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备，其进一步地优选技术方案是：所述微波发生器包括微波源电信号、谐振腔、微波衰减器、导波管和微波发射喇叭，所述微波源电信号、谐振腔位于镀膜腔体外，波导管安装在镀膜腔体上与镀膜腔体内连通，所述微波发射喇叭连接在波导管位于镀膜腔体内的末端，且在波导管内安装微波衰减器。其中工艺进气管是与微波发生器上的微波发射喇叭连通

根据本实用新型中所述的一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备，其进一步地优选技术方案是：所述镀膜壳体内设置两个或两个以上的微波发射喇叭，同时发射不同频率和功率的微波，实现SP2或SP3型同时进行金刚石复合镀膜。

根据本实用新型中所述的一种微波镀纳米金刚石薄膜的设备，其进一步地优选技术方案是：在工艺气进气管处的工艺进气可以根据镀金刚石薄膜的种类不同，可以设置多种工艺气体，优选地采用甲烷和乙炔，保护气优选地采用氦气和氩气。还可以单独输入各种其他元素，使所镀薄膜为所需的化学成分。