[发明专利]一种氟化非晶碳薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氟化非晶碳薄膜及其制备方法和应用，属于薄膜材料技术领域。氟化非晶碳薄膜由基底层和沉积在其表面的氟化非晶碳薄膜组成。制备包括：将基底层清洗，干燥；打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，并清洗；将预处理后的基底层和靶材放入镀膜室，抽本底真空，通入惰性气体进行预溅射；分别用射频和直流溅射，在基底层表面共溅射，得到氟化非晶碳薄膜。本发明的氟化非晶碳薄膜，通过化学组分和微结构的变化调控薄膜的微观形貌和带隙宽度，从而影响内二次电子出射时的散射强度，以降低薄膜的二次电子发射系数，且具有制备方法简单、实用性好可重复性强、薄膜成分高度可控等优点，在高压绝缘材料领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及薄膜材料技术领域，具体涉及一种氟化非晶碳薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

当具有一定能量或速度的初始电子轰击材料表面时，会引起电子从被轰击表面逸出，该现象称为二次电子发射。二次电子发射是初始电子诱导下材料浅表层所发生的复杂散射过程，对真空高压电气设备的绝缘强度产生直接影响，同时二次电子发射也带来空间大功率微波器件发生微放电现象、粒子加速器电子云效应、介质窗击穿损坏和航天器表层甚至深层带电等一系列问题，这些问题的出现使设备性能受损，工作寿命降低，甚至永久失效。通常用二次电子发射系数评估电子的倍增能力，二次电子发射系数与材料的浅表层状态(微观形貌、化学组分和微结构等)密切相关，因此如何制备出二次电子发射特性高度可控的薄膜材料，并有效降低其二次电子发射系数，已成为提升真空设备运行稳定性的关键。

目前普遍采用银、阿洛丁和氮化钛作为抑制二次电子发射的薄膜材料，但由于表面氧化、粘污、吸附水分子和羟基自由基等原因，内二次电子的平均散射自由程延长，逸出能力增强，导致上述金属和半导体薄膜抑制二次电子发射的效果欠佳。此外，由于对二次电子发射过程理论分析较少，加之制备工艺的制约，难以建立系统的薄膜二次电子发射特性调控方法，低二次电子发射系数薄膜的制备仍需寻求重大突破。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种氟化非晶碳薄膜及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种氟化非晶碳薄膜，由基底层和沉积在基底层表面的氟化非晶碳薄膜组成，所述基底层为金属片、无机薄膜片或有机薄膜片。

优选的，所述金属片为铝、铜或镁合金，所述无机薄膜片为单晶硅片或载玻片，所述有机薄膜片为聚四氟乙烯或聚酰亚胺。

2、上述氟化非晶碳薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)基底预处理：将基底层进行超声清洗，干燥；

2)靶材预处理：打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，并经有机溶剂清洗；

3)镀膜室预处理：将预处理后的基底层和靶材放入镀膜室，抽本底真空，通入惰性气体进行预溅射；

4)磁控共溅射镀膜：同时用射频和直流溅射，在基底层表面共溅射，得到氟化非晶碳薄膜。

优选的，所述氟化非晶碳薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)基底预处理：将裁剪后的基底层依次置于丙酮、无水乙醇和纯水中超声清洗，在氮气流中吹干；

2)靶材预处理：用砂纸打磨聚四氟乙烯靶和石墨靶，再经无水乙醇清洗；

3)镀膜室预处理：将预处理后的基底层和靶材放入镀膜室，通过机械泵和分子泵对镀膜室抽本底真空，通入氩气进行预溅射；

4)磁控共溅射镀膜：将聚四氟乙烯靶用射频溅射，石墨靶用直流溅射，在基底层表面共溅射得到氟化非晶碳薄膜。

其中，依次置于丙酮、无水乙醇和纯水中进行超声清洗的目的在于以去除表面的不同杂质。