专利名称：可见光高透射率dlc涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及镀膜领域，尤其涉及一种可见光高透射率DLC涂层的制备方法。
背景技术：
目前常用的PVD镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子束镀膜。其中，真空溅射镀膜是用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面，沉积在基板上。真空离子束镀膜是指在真空环境下(真空度为 l*10-lI^-5*10-lPa)，被引入的气体在离子束的电磁场共同作用下被离化。被离化的离子在离子束和基片之间的电场作用下被加速，并以高能粒子的形式轰击或沉积在基片上。被引入的气体根据工艺的需要，可能为Ar，N2或C2H2等，从而完成离子刻蚀清洗和离子束沉积等工艺。目前采用PVD镀膜技术来制备的DLC涂层，一般为硬质涂层，即大多用于工具表面的涂层，目前还未有一种专用于延展基板光学特性的DLC涂层的PVD镀膜技术的产生。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于延展基板光学特性的DLC涂层的制备方法，解决了可见光高透光性性的问题，同时具备稳定的物化性能，高的硬度，实现保护工作在可见光波段的光学器件的目的。本发明的目的将通过以下技术方案得以实现一种可见光高透射率DLC涂层的制备方法，包括以下步骤步骤一将镀膜真空室抽至5. 0^10 以上的真空度；步骤二 使用加热器加热所述镀膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小时，并使所述镀膜真空室的真空度达到1. OX 10’a以上；步骤三向镀膜真空室内通入氩气，使真空腔内的真空度达到1. 0-20. OPa,步骤四开启离子束电源，开始对基板表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中， 偏压200-2000V，施加在离子束上的工作电压大于1000V，工作电流在50mA-150mA之间；离子清洗工序的时间为5-30分钟；步骤五通入碳氢反应气体，使真空腔内的真空度达到0. 05Pa 10. OPa ；步骤六开启溅射电源开始溅射镀膜，偏压大于1000V，施加在离子束电压大于 1000V，离化电流50-200mA，直至涂层厚度达到10_500nm，结束。所述步骤四和步骤六中，所述镀膜真空室的温度始终保持在200-400°C之间。所述碳氢反应气体为014或(2!12。所述基板为光学玻璃。本发明的有益效果主要体现在本发明的涂层方法采用PVD镀膜技术，具有制备工艺简单、原材料经济，无污染，反应产生的尾气无毒等优点，而且对于波长在600-800nm 的可见光的透过率好，硬度高达50GPa，抗划伤能力强，物理化学性能稳定。以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
图1是本发明可见光高透射率DLC涂层的制备系统的结构示意图。图2是不同工艺温度下DLC透射率的测试结果。
具体实施例方式本实施例的一种可见光高透射率DLC涂层的制备方法，该涂层用于保护工作在可见光波段的光学器件，包括以下步骤步骤一将镀膜真空室抽至5. 0^10 以上的真空度；步骤二 使用加热器加热所述镀膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小时，并使所述镀膜真空室的真空度达到1. OX 10’a以上；步骤三向镀膜真空室内通入氩气，使真空腔内的真空度达到1. 0-20. OPa,步骤四开启离子束电源，开始对基板表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中， 偏压1000V，施加在离子束上的工作电压大于1000V，工作电流在50mA-150mA之间；离子清洗工序的时间为5-30分钟；步骤五通入碳氢反应气体，使真空腔内的真空度达到0. 05Pa 10. OPa ；步骤六开启溅射电源开始溅射镀膜，偏压大于1000V，施加在离子束电压大于 1000V，离化电流50-200mA，直至涂层厚度达到10_500nm，结束。所述步骤四和步骤六中，所述镀膜真空室的温度始终保持在200-400°C之间。本发明的工艺关键是涂层温度始终控制在200-400°C，本底真空度高于 1.0X 10 ,工艺偏压大于800V，离子束电压高于1000V，离子束电流控制在50_200mA。所用气体为CH4、C2H2等碳氢气体。最终达到的涂层厚度为10-500nm。下面简单描述一下本发明的原理及实现的系统。为了进一步提高DLC和基板的结合力，增加工件的洁净度、活化工件表面原子， 本发明离子清洗过程的工艺真空度可高于10Pa，工艺偏压大于1000V，离子束电压高于 1000V，离子束电流控制在50-150mA，所用气体为Ar (氩气)。本发明镀膜真空室温度始终控制在200-400°C，提供一个较高的温场，使基板和反应气体的原子获得较高的能量，反应气体原子更容易离解成阳离子且具有更高的能量，基板表面能增加更容易和成膜离子结合，这样成膜的原子排列更加致密，膜层和基底的结合更强。另一方面，涂层处于一个较高的温场中，膜层原子更容易迁移，膜层点缺陷减少，原子排列更加致密、更加有序，涂层的微观结构趋于有序。工件某波段的透射率除了和基板的透射率、膜层的透射率、膜层和基板的折射率有关外，还和膜层的结构有关。膜层的缺陷越少， 对光子的散射越少，能够透射的光子越多；同样，膜层原子排列越趋于有序，膜层的光学性能越接近金刚石，透射率越高。本发明所涉及实例，如图1所示，离子束1位于真空室腔体4的壁上，转架3在腔体4里面并可以转动，基板2安装在转架3上并和转架3 —起绕着转架3的中心转动。偏压加在转架3和基板2上，气体冲入真空室腔体4内。离子束1上接离子束电源将真空室腔体4里面的气体电离，电离的阳离子在基板2和转架3的偏压的作用下向基板2运动沉积成膜。
通过本发明方法所沉积DLC涂层连同玻璃基板的透射率曲线如图2所示，通常工业上所用DLC涂层的可见光吸收率非常高，波长为600nm-800nm的可见光的透过率不超过 60% ；而通过本发明方法制备的DLC涂层在波长为600nm-800nm的可见光的透过率可达到 80%以上，涂层的硬度超过50GPa。
权利要求
1.一种可见光高透射率DLC涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤， 步骤一将镀膜真空室抽至5. 0*10_3Pa以上的真空度；步骤二 使用加热器加热所述镀膜真空室至200-40(TC，并保持至少1小时，并使所述镀膜真空室的真空度达到1. OX KT3Pa以上；步骤三向镀膜真空室内通入氩气，使真空腔内的真空度达到1. 0-20. OPa, 步骤四开启离子束电源，开始对基板表面进行离子清洗工序；离子清洗过程中，偏压 200-2000V，施加在离子束上的工作电压大于1000V，工作电流在50mA-150mA之间；离子清洗工序的时间为5-30分钟；步骤五通入碳氢反应气体，使真空腔内的真空度达到0. 05Pa 10. OPa ； 步骤六开启溅射电源开始溅射镀膜，偏压大于1000V，施加在离子束电压大于1000V， 离化电流50-200mA，直至涂层厚度达到10_500nm，结束。
2.根据权利要求1所述的可见光高透射率DLC涂层的制备方法，其特征在于所述步骤四和步骤六中，所述镀膜真空室的温度始终保持在200-400°C之间。
3.根据权利要求1所述的可见光高透射率DLC涂层的制备方法，其特征在于所述碳氢反应气体为CH4或C2H2。
4.根据权利要求1所述的可见光高透射率DLC涂层的制备方法，其特征在于所述基板为光学玻璃。
全文摘要
本发明揭示了一种可见光高透射率DLC涂层的制备方法，该涂层用于保护工作在可见光波段的光学器件，包括离子清洗工艺和溅射镀膜工艺，在这两个工艺过程中，真空室的温度始终保持在200-400℃之间。本发明的有益效果主要体现在本发明的涂层方法采用PVD镀膜技术，具有制备工艺简单、原材料经济，无污染，反应产生的尾气无毒等优点，而且对于波长在600-800nm的可见光的透过率好，硬度很高，抗划伤能力强，物理化学性能稳定。
文档编号C23C14/06GK102330063SQ20111015679
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者乐务时, 钱涛 申请人:星弧涂层科技(苏州工业园区)有限公司