RU1826995C - Способ нанесени металлических покрытий - Google Patents

Abstract

Область использовани , в технологии нанесени  металлических покрытий на подложки из стекла, керамики, кварца, кремни , а также дл  изготовлени  лазерной оптики. Цель изобретени : увеличение адгезии покрытий, повышение лучевой и механической стойкости покрыти . Сущность изобретени : диэлектрическую подложку предварительно имплантируют ионами металла дозой Ю16 - Ю18 ион/см2, а затем напыл ют металлическое покрытие

Description

Изобретение относитс  к способам получени  стойких металлических покрытий на диэлектрических образцах и может использоватьс  дл  разработки технологий нанесени  металлических покрытий на издели  из стекла, кварца, керамики, кремни  и т.п., изготовлени  лазерной оптики с повышенной лучевой и механической стойкостью.

Цель изобретени  -увеличение адгезии покрытий и получение отражающих покрытий с высокой лучевой стойкостью.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе нанесени  металлических покрытий на диэлектрические подложки , заключающемс  в напылении металлической пленки на диэлектрическую подложку и ионной имплантации, перед напылением металлической пленки провод т имплантацию подложки пучком ионов металла дозой 1016 - Ю17 ион/см2.

Формирование металлического покрыти  происходит следующим образом. При имплантации диэлектрической подложки ионами металла указанными дозами на ее поверхности образуютс  металлические центры конденсации с высокой адгезией к подложке. Вокруг них при последующем напылении металла концентрируютс  напыл емые частицы, формиру  конгломераты частиц, а затем и сплошную металлическую пленку. При достижении дозы (Ю16 - 1017 ион/см ) имплантированных ионов металла на поверхности подложки создаетс  необходима  концентраци  центров конденсации , обеспечивающа  высокую адгезию всего покрыти . Имплантаци , проведенна  до нанесени  пленки, не нарушает оптических свойств отражающих покрытий.

Сопоставительный анализ за вл емого решени  с прототипом показывает, что за вл емый способ отличаетс  тем, что импЈ

|00

Ю

о

о о

ел

со

лантацию производ т до процесса напылени  и имплантируют ионы металла, а не газа. Известно техническое решение, в котором использован признак - имплантаци  ионов металла в диэлектрическую подлож- ку. В данном техническом решении про влено свойство - изменение поверхностной проводимости подложки. Свойство существенно увеличивать адгезию покрытий, про вленное в за вл емом способе, ни в одном из известных объектов, содержащих отличительный признак имплантацию ионов металла не вы влено. Как правило, имплантаци  использовалась дл  очистки и активации поверхности.

Предлагаемый способ был реализован на подложках из стекла, кварца, керамики дл  получени  зеркальных покрытий из Си, Al, Ti. Предварительна  имплантаци  под- ложки осуществл лась с помощью широко- апертурного источника ионов металла,

«

5

разработанного Институтом сильноточной электроники. Источник обладает следующими параметрами: площадь поперечного сечени  пучка 700 см2, ускор ющее напр жение (10-100) кВ, средний ток пучка в импульсе 0,5 А, длительность импульсг 300-10 6 с, частота срабатывани  50 Гц. Последующее нанесение металлического покрыти  осуществл лось промышленным источником ионного распылени  - маграт- роном. Сила отрыва полученного металлического покрыти  измер лась на разрывной машине модели 2166Р-5 путем приложени  к покрытию нормальных разрывных усилий. Пример. Подложка из стекла марки К-8 предварительно имплантировалась ионами меди с различной дозой облучени . После чего ионным распылением осуществл лось алюминиевое покрытие толщиной 1-10 мкм. Ниже представлена зависимость силы отрыва полученного покрыти  от дозы ионного пучка:

Сила отрыва при дозе, превышающей 1016 ион/см , ограничивалась разрывной прочностью стекла, т.е. покрытие отрыва- лось вместе с частью поверхности стекла. Следует отметить, что достигаемые при дозах 10-10 ион/см высокие значени  адгезии , сохран ютс  и при дозах выше 10 ион/см2, в частности при дозах 5-1017 ион/см2, 1018 ион/см2. При практическом осуществлении способа такие большие дозы нецелесообразны ни с физико-технической точки зрени : дальнейший рост адгезии пленки к подложке не наблюдаетс ; ни с экономической: увеличение дозы требует увеличени  временных и энергетических затрат. При современном уровне развити  источников ионов металлов дл  достижени  дозы ионного пучка 1017 ион/см2 требуютс  временные затраты 10-60 мин. Аналогичный эффект увеличени  адгезии наблюдалс  при использовании ионов металлов разных групп, таких как Mg, Ti, Mo, Al, In, Zn, W и др. При имплантации же ионами углерода сила отрыва металлического покрыти  уменьшалась до 5 кг/см . Покрыти , полученные данным способом, обладают коэф- фициентами отражени , близкими к максимальному. Дл  алюминиевого покрыти  коэффициент отражени  составил 90%. Испытани  на лучевую стойкость покрытий проводились воздействием лазерного излучени  ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов. При воздействии ультрафиолетового лазерного излучени  плотностью 2-2,5 Дж/см2 алюминиевое покрытие , нанесенное на стекло, кварц, имело лишь незначительные оптические разрушени  (коэффициент отражени  падал до 85- 86%). Частичные деструктивные разрушени  по вились при увеличении плотности энергии до 3 Дж/см2. При воздействии инфракрасным лазерным излучением плотностью 60 Дж/см2 и длительностью с наблюдалось деструктивное разрушение алюминиевых покрытий на стекле. Длительность полного цикла нанесени  покрыти  не превышает 30-40 мин. Сам процесс экологически безвреден , не требует ни травлени , ни отжига. Получаемое покрытие обладает высокой механической прочностью, что позвол ет подвергать протирке зеркальные поверхности. Использование за вл емого способа нанесени  металлических покрытий обеспечивает следующие преимущества:

1.Увеличение адгезии более чем в 2,5 раза по сравнению с прототипом.

2.В отличие от способа-прототипа данный способ не нарушает коэффициента отражени  зеркального покрыти .

3. Полученна  лучева  стойкость алю-подложку и ионную имплантацию подложминиевого покрыти , работающего в ульт-ки, от-личающийс  тем, что, с целью

рафиолетовом диапазоне ( 2,5 Дж/см2),увеличени  адгезии покрыти  к подложке,

 вл етс  рекордной в нашей стране и неувеличени  лучевой стойкости отражающих

уступает известным мировым аналогам. 5покрытий, ионную имплантацию осуществФормула изобретени л ют перед напылением металлической

Способ нанесени  металлических по-пленки ионами металла дозой 101 - 10

крытий, включающий напыление металли-ион/см . ческой пленки на диэлектрическую