大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，包括谐振腔、石英管反应腔、多个微波源和多个微波输入系统，所述微波源产生的微波通过所述微波输送系统送入所述谐振腔内，所述石英管反应腔位于所述谐振腔内，所述谐振腔为空心五棱柱，空心五棱柱的五个面分别对应不同的微波源和微波输入系统。本发明适合大批量制备类金刚石保护涂层，能够实现类金刚石薄膜光学涂层的产业化，极大地推动类金刚石产业的发展。
【专利说明】大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波等离子体【技术领域】，更具体地说，涉及一种大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置。
【背景技术】
[0002]微波等离子体技术是近年来发展起来的一项新技术，其在很多方面都有很好的应用，如微波等离子体刻蚀、微波等离子体表面改性以及微波等离子体化学气相沉积等。微波等离子体化学气相沉积技术主要用于制备各种新材料，如金刚石薄膜、纳米碳管等，是目前比较实用的一种薄膜制备方法。
[0003]类金刚石薄膜具有及其优异的光学性能，比如具有良好的光学透明度、宽的光学带隙，其折射率的大致范围为1.8~2.5，光学带隙的范围为0.8eV~4.leV，特别是在红外和微波频段的透过性和光学折射率都很高。类金刚石膜从红光到紫外光很宽的光谱范围内具有很高的透射比，可以将类金刚石膜沉积在锗光学镜片上和硅太阳能电池上作为减反射膜和保护层，在红 外光学透镜上镀制类金刚石膜可以起到增透和保护作用，也可镀在航天器或其它光学仪器上作窗口。
[0004]目前类金刚石薄膜的制备方法有电化学法、物理气相沉积法和化学气相沉积法，其中工业上多采用物理气相沉积法，但该方法对装置的要求很高，并且目前一次只能沉积很少数量的薄膜，还没有很好的方法来提高薄膜的制备效率。化学气相沉积法是一种很好的薄膜制备技术，能够更好地实现类金刚石薄膜的产业化。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，提供一种大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，包括谐振腔、石英管反应腔、多个微波源和多个微波输入系统，所述微波源产生的微波通过所述微波输送系统送入所述谐振腔内，所述石英管反应腔位于所述谐振腔内，所述谐振腔为空心五棱柱，空心五棱柱的五个面分别对应不同的微波源和微波输入系统。
[0007]上述方案中，所述石英管反应腔的一端设有反应气体输入口，另一端设有真空抽气接口。
[0008]上述方案中，所述反应气体输入口与气体流量计连接。
[0009]上述方案中，所述真空抽气接口与真空泵和真空测量连接。
[0010]上述方案中，所述石英管反应腔上设有观察窗。
[0011]上述方案中，所述石英管反应腔内设有基片架。
[0012]实施本发明的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，具有以下有益效果:[0013]微波源产生的高稳定度微波通过微波输入系统从不同区域输入到等离子体谐振腔，在谐振腔中发生电磁场的反射和叠加，在微波等离子体反应腔中激发反应气体产生大体积均匀等离子体，反应腔内部可以放置光学镜片，从而在光学镜片上大批量沉积高质量的类金刚石薄膜。本发明适合大批量制备类金刚石保护涂层，能够实现类金刚石薄膜光学涂层的产业化，极大地推动类金刚石产业的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0015]图1是本发明大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置的结构示意图；
[0016]图2是谐振腔和石英管反应腔结构示意图。
【具体实施方式】 [0017]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0018]如图1、图2所示，本发明大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置包括谐振腔2、石英管反应腔3、多个微波源和多个微波输入系统。
[0019]在微波源中采用磁控管和激励腔获得频率为2.45GHz的稳定微波，其微波的输出功率在0.1~IkW范围内连续可调。微波源产生的微波通过微波输送系统送入谐振腔2内，石英管反应腔3位于谐振腔2内。石英管反应腔3的厚度大于3_的石英管，其内径和长度可以根据需要进行调节。本实施例中，石英管反应腔3直径为120_，厚度为3_，长度1000mm。谐振腔2为空心五棱柱,空心五棱柱的五个面分别对应不同的微波源和微波输入系统，谐振腔2上设有微波输入口 I。多个微波输入系统以五个为一组,分为多组排列在谐振腔2的五个面上。
[0020]进一步的，石英管反应腔3的一端设有反应气体输入口 4，另一端通过不锈钢管7与真空抽气接口 5连接。其工作气压连续可调，工作气压的调节范围为20~500Pa。反应气体输入口 4与气体流量计8连接。通过调节腔体气压和微波输入功率，可以使等离子体充满整个微波等离子体反应腔3，形成大体积等离子体放电。
[0021]进一步的，真空抽气接口 5与真空泵10和真空测量9连接，能够对反应腔3内的气压进行精确测量。
[0022]进一步的，石英管反应腔3上设有观察窗6，可以通过该观察窗6观察反应腔3内等离子体的放电情况。
[0023]进一步的，石英管反应腔3内设有基片架，光学镜片可以放置在基片架上。基片架除具有固定作用外，还能够起到均匀布气的作用，保证每一个基片所处的区域反应气体都分布均匀。
[0024]微波源产生的高稳定度微波通过微波输入系统从不同区域输入到等离子体谐振腔2，在谐振腔2中发生电磁场的反射和叠加，在微波等离子体反应腔3中激发反应气体产生大体积均匀等离子体，反应腔3内部可以放置光学镜片，从而在光学镜片上大批量沉积高质量的类金刚石薄膜。本发明适合大批量制备类金刚石保护涂层，能够实现类金刚石薄膜光学涂层的产业化，极大地推动类金刚石产业的发展。[0025]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式， 这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，包括谐振腔、石英管反应腔、多个微波源和多个微波输入系统，所述微波源产生的微波通过所述微波输送系统送入所述谐振腔内，所述石英管反应腔位于所述谐振腔内，所述谐振腔为空心五棱柱，空心五棱柱的五个面分别对应不同的微波源和微波输入系统。
2.根据权利要求1所述的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，所述石英管反应腔的一端设有反应气体输入口，另一端设有真空抽气接口。
3.根据权利要求2所述的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，所述反应气体输入口与气体流量计连接。
4.根据权利要求2所述的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，所述真空抽气接口与真 空泵和真空测量连接。
5.根据权利要求1所述的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，所述石英管反应腔上设有观察窗。
6.根据权利要求1所述的大体积微波等离子体制备类金刚石薄膜的装置，其特征在于，所述石英管反应腔内设有基片架。
【文档编号】C23C16/511GK103726032SQ201310754676
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】熊礼威, 崔晓慧, 汪建华, 翁俊, 龚国华 申请人:武汉工程大学