CN115679270A - 碳化锗薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种碳化锗薄膜的制备方法，其包括步骤：步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片放置在处理设备上，抽真空，加热；步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗；步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子；步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，开始蒸发锗材料；步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜。本公开的方法无需使用锗靶，可避免溅射过程中产生的靶中毒。
Description
技术领域
本发明涉及光学薄膜领域，具体涉及一种碳化锗薄膜的制备方法。
背景技术
红外增透膜由于使用材料的限制导致膜层机械强度差，因此需要保护膜才能使用。碳化锗薄膜是近年来广泛使用的红外光学窗口保护膜，它在红外中长波段都有良好的透过率且吸收小，相比DLC膜有更小的内应力，可以镀制出更厚的膜层达到更好的保护效果，目前碳化锗薄膜制备的方法主要有磁控溅射法、离子注入法、分子束外延法。这些方法中多少都存在一些缺陷和不足，如设备成本过高、加工工艺复制等。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种碳化锗薄膜的制备方法。
为了实现上述目的，本公开提供了一种碳化锗薄膜的制备方法，其包括步骤：步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片放置在处理设备上，抽真空，加热；步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗；步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子；步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，开始蒸发锗材料；步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜。
在一些实施例中，在步骤一中，待镀碳化锗保护膜的镜片材料包括单晶锗、硫化锌、硒化锌。
在一些实施例中，在步骤一中，真空抽至小于1.5×10-3Pa，设备加热150-180℃。
在一些实施例中，所述碳源气体选自甲烷、乙炔中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤三中，碳源气体和氩气的混合气体，体积比为7/3、8/2、9/1中的至少一个比例。
在一些实施例中，在步骤二中，霍尔离子源工作时的参数设置为：中和电流0.2-1A、中和气流量5-10sccm、阳极电压180-280V、阳极电流1-5A。
在一些实施例中，在步骤四中，锗蒸发速率设定为0.3-0.5nm/s。
在一些实施例中，在步骤五中，生成碳化锗的温度为140-200℃。
在一些实施例中，在步骤五中，镀膜时真空度需要维持在8.0×10-3Pa-1.2×10- 2Pa。
本公开的有益效果如下：
本公开的方法无需使用锗靶，可避免溅射过程中产生的靶中毒，与微波等离子化学气象沉积相比可以无需使用锗烷，锗烷属于剧毒气体避免生产安全隐患。
具体实施方式
下面详细说明本申请的碳化锗薄膜的制备方法。
本申请公开一种碳化锗薄膜的制备方法，其包括步骤：步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片放置在处理设备上，抽真空，加热；步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗；步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子；步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，开始蒸发锗材料；步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜。
本利用电子束加热蒸发锗材料，同时霍尔离子源对通入甲烷气体进行电离，使其产生碳离子，碳离子和蒸发的锗结合形成碳化锗薄膜。
在一些实施例中，在步骤一中，待镀碳化锗保护膜的镜片材料包括单晶锗、硫化锌、硒化锌。
在一些实施例中，在步骤一中，真空抽至小于1.5×10-3Pa，设备加热150-180℃。
所述碳源气体理论上为含碳元素的气体。
在一些实施例中，所述碳源气体选自甲烷、乙炔中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤三中，碳源气体和氩气的混合气体，体积比为7/3、8/2、9/1中的至少一个比例。
在一些实施例中，在步骤二中，霍尔离子源工作时的参数设置为：中和电流0.2-1A、中和气流量5-10sccm、阳极电压180-280V、阳极电流1-5A。
在一些实施例中，在步骤四中，锗蒸发速率设定为0.3-0.5nm/s。
在一些实施例中，在步骤五中，生成碳化锗的温度为140-200℃。
在一些实施例中，在步骤五中，镀膜时真空度需要维持在8.0×10-3Pa-1.2×10- 2Pa。
[测试]
实施例1
步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片直径为25×2硒化锌镜片放置在处理设备上，抽真空至1.5×10-3Pa，加热150℃；
步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗，离子源参数为；中和电流0.5A、中和气流量6sccm、阳极电压220V、阳极电流2A、氩气流量100％，清洗时间300s；
步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子，设定离子源参数为：中和电流0.5A、中和气流量8sccm、阳极电压240V、阳极电流3A、氩气流量20％，甲烷流量80％；
步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，设定速率0.3nm/s，开始蒸发锗材料，此时蒸发出的锗分子和碳离子发生化学反应生成碳化锗薄膜附着在硒化锌镜片上；
步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜附着在硒化锌镜片上。
实施例2
步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片直径为25×1硒化锌镜片放置在处理设备上，抽真空至1.5×10-3Pa，加热180℃；
步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗，离子源参数为；中和电流0.3A、中和气流量7sccm、阳极电压230V、阳极电流2.2A、氩气流量100％，清洗时间200秒；
步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子，设定离子源参数为：中和电流0.6A、中和气流量8sccm、阳极电压260V、阳极电流4A、氩气流量10％，甲烷流量90％；
步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，设定速率0.4nm/s，开始蒸发锗材料，此时蒸发出的锗分子和碳离子发生化学反应生成碳化锗薄膜附着在硒化锌镜片上；
步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜附着在硒化锌镜片上。
以上对本申请做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本申请的内容并加以实施，并不能以此限制本申请的保护范围，凡根据本申请的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的包括范围内。
Claims (9)
1.一种碳化锗薄膜的制备方法，其包括步骤：
步骤一，将待镀碳化锗保护膜的镜片放置在处理设备上，抽真空，加热；
步骤二，氩气气氛下，真空及温度达到要求值后开启霍尔离子源对镜片进行离子清洗；
步骤三，离子清洗完成后离子源通气改为碳源气体和氩气的混合气体，离子源产生大量碳离子；
步骤四，产生碳离子后开启电子束加热，开始蒸发锗材料；
步骤五，离子源电离产生的高能碳离子和电子束蒸发的锗产生化学反应生成碳化锗薄膜。
2.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，待镀碳化锗保护膜的镜片材料包括单晶锗、硫化锌、硒化锌。
3.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤一中，真空抽至小于1.5×10-3Pa，设备加热150-180℃。
4.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
所述碳源气体选自甲烷、乙炔中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤三中，碳源气体和氩气的混合气体，体积比为7/3、8/2、9/1中的至少一个比例。
6.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤二中，霍尔离子源工作时的参数设置为：中和电流0.2-1A、中和气流量5-10sccm、阳极电压180-280V、阳极电流1-5A。
7.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤四中，锗蒸发速率设定为0.3-0.5nm/s。
8.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤五中，生成碳化锗的温度为140-200℃。
9.根据权利要求1所述的碳化锗薄膜的制备方法，其特征在于，
在步骤五中，镀膜时真空度需要维持在8.0×10-3Pa-1.2×10-2Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211409432.9A CN115679270A (zh) | 2022-11-10 | 2022-11-10 | 碳化锗薄膜的制备方法 |
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2022
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