利用磁控溅射技术制备Ni/SiO2玻璃衰减片的装置的制作方法

本实用新型涉及一种利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置。

背景技术：
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光纤通信是一种弱功率激励行为，如果传输的光功率大于阈值功率，导致光信号传输畸变，严重影响光纤通信质量和效果，光衰减器是一种旨在降低波导中传输光功率的光学无源器件，衰减片一般是采用在玻璃基底上通过化学镀或真空蒸镀的方法镀一层或多层金属膜而制备的，化学镀方法使用强酸、强碱及氰、铬酐等有害化学物质，污染环境，并且成本较高；真空蒸镀膜厚在微米量级，且膜平整度不可控，同一衰减片对光信号的衰减不一致，导致光通信质量的下降；因此寻找新方法制备光衰减片成为解决这些问题的关键。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，其组成包括：真空室，所述的真空室为圆柱形，侧面具有取物口和探视窗口，所述的真空室下部中心具有可调支架，所述的可调支架的调整位置位于真空室外，所述的可调支架上安装有正电极，所述的正电极上放置有工件，所述的真空室上部中心具有发射电极，所述的发射电极上连接有溅射靶，所述的真空室的侧壁上还安装有传感器和加热器，所述的传感器和所述的加热器导线连接于真空室外安装的温控器。

所述的利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，所述的真空室分别通过管路连接电离管、电阻规、手动阀门、电磁阀C、充气阀和进气手阀，所述的电离管和所述的电阻规通过管路连接于真空计，所述的手动阀门通过管路连接分子真空泵，所述的电磁阀C通过管路连接于机械真空泵，所述的充气阀通过管路外接惰性气体充气装置，所述的进气手阀通过管路连接流量计。

所述的利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，所述的可调支架为电控可调，可实现正电极的上下运动及旋转运动，即可调支架内具有控制上下运动的步进电机和控制旋转运动的步进电机，所述的分子真空泵还通过管路、电磁阀A和电磁阀B连接所述的机械真空泵，所述的正电极和所述的发射电极分别提高导线连接于射频电源。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的磁控溅射装置，将SiO₂玻璃基片放入真空室内，室内设有磁控阴极和溅射气体(氢气、氮气或氧气)，溅射镍靶接阴极，阴极加负电压，先对系统预抽真空，再充入适当压力的惰性气体Ar气，使Ar气在真空室内辉光放电，产生Ar+和自由运动的电子e，Ar+在高压电场E作用下加速撞击金属Ni靶表面，金属Ni靶原子获得足够高的能量，脱离Ni靶材束缚飞向SiO₂基体，沉积在SiO₂玻璃基片表面上而形成金属Ni膜，而电子则向基片运动；在洛仑兹力和电场力的共同作用下，二次电子e1在加速飞向基体过程中，以旋轮线和螺旋线的复合形式在靶表面附近做回旋运动；电子e1被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，该区域电离出大量的Ar+轰击Ni靶，从而实现了磁控溅射高速沉积的特点。

本实用新型的磁控溅射装置，通过对工艺参数的调节对成膜层平整性、组织结构及光衰减性能进行控制，进而影响溅射功率，通过溅射功率对Ni膜表面形貌进行影响，通过对溅射气压进行控制，进而影响溅射速率和晶粒大小，通过对溅射时间进行控制，进而影响Ni膜表面形貌和膜层成分。

本实用新型的磁控溅射装置，所述的对工艺参数的调节，也可通过调节可调支架来完成。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构侧视示意图。

附图2是本实用新型的磁控溅射装置的加工工艺流程图。

图中：1 —真空室；2 —电离管；3 —电阻规；4 —真空计；5 —分子真空泵；6 —手动阀门；7 —电磁阀A；8 —管路；9 —电磁阀B；10 —机械真空泵；11 —电磁阀C；12 —充气阀；13 —可调支架；14 —正电极；15 —工件；16 —加热器；17 —进气手阀；18 —流量计；19 —温控器；20 —导线；21 —射频电源；22 —传感器；23 —发射电极；24 —溅射靶。

具体实施方式：

实施例1：

一种利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，其组成包括：真空室，所述的真空室1为圆柱形，侧面具有取物口和探视窗口，所述的真空室下部中心具有可调支架13，所述的可调支架的调整位置位于真空室外，所述的可调支架上安装有正电极14，所述的正电极上放置有工件15，所述的真空室上部中心具有发射电极23，所述的发射电极上连接有溅射靶24，所述的真空室的侧壁上还安装有传感器22和加热器16，所述的传感器和所述的加热器导线20连接于真空室外安装的温控器19。

实施例2：

根据权利要求1所述的利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，所述的真空室分别通过管路8连接电离管2、电阻规3、手动阀门6、电磁阀C11、充气阀12和进气手阀17，所述的电离管和所述的电阻规通过管路连接于真空计4，所述的手动阀门通过管路连接分子真空泵5，所述的电磁阀C通过管路连接于机械真空泵10，所述的充气阀通过管路外接惰性气体充气装置，所述的进气手阀通过管路连接流量计18。

实施例3：

根据权利要求2所述的利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，所述的可调支架为电控可调，可实现正电极的上下运动及旋转运动，即可调支架内具有控制上下运动的步进电机和控制旋转运动的步进电机，所述的分子真空泵还通过管路、电磁阀A 7和电磁阀B 9连接所述的机械真空泵，所述的正电极和所述的发射电极分别提高导线连接于射频电源21。

实施例4：

一种利用权利要求1至3所述的利用磁控溅射技术制备Ni/SiO₂玻璃衰减片的装置，其制备Ni膜的过程步骤为：

（1）SiO₂玻璃基片的清洗、装片，首先在超声中对SiO₂玻璃基片进行除油、清洗，表面预处理包括基体的除油和腐蚀，除油主要目的是除去表面杂质和污垢等缺陷，采用的方法是先将SiO₂玻璃基体在丙酮溶液中超声清洗30min，然后用乙醇清洗10min，再用去离子水冲洗干净；送入100℃烘干箱中烘干10分钟；

（2）打开真空室，将金属Ni靶固定在电磁靶位上，将SiO₂玻璃基片放在正电极上。然后根据工艺要求调整温度，当真空室内温度不达标时，利用温控器进行调节；

（3）启动电源，抽本底真空，启动机械泵预抽真空，当真空泵小于10Pa时，开分子泵抽高真空，尽量减少真空腔体内的残余气体，保证薄膜的纯度；

（4）通Ar气预溅射，当本底真空度达到5×10-3Pa时，通入纯氩(99.999%)，利用纯Ar作为工作气体，沉积Ni膜前，预溅射10min以清除靶表面的氧化层和污染物，利用离子刻蚀样品表面20min；

（5）溅射，打开溅射电源，进行溅射，氩气在高压电流作用下电离形成Ar+，Ar+轰击Ni靶材表面，逸出的Ni粒子在电场力和磁场力的共同作用下沉积在SiO₂基体表面成膜；

（6）反应结束后，关溅射电源和溅射系统总电源，关分子泵和分子泵总电源；

（7）冷却取样，溅射虽然在低温进行，但溅射过程中，高能粒子的能量会转化为热能，导致SiO₂基体温度高，因此不能立即取出，自然冷却一段时间后，向真空室中冲入空气至大气压，打开真空室盖，取出样品，工艺流程图如附图2所示。