一种微通道板高阻薄膜的制作方法

1.本公开涉及光电技术领域，尤其涉及一种微通道板高阻薄膜。


背景技术：

2.微通道板由于其具有极佳的电子倍增能力，因此被广泛应用于光电倍增管、像增强器、微光夜视、x射线显示等探测电子倍增器领域。同时mcp具有高增益、高空间和时间分辨率等特点，它在国防及航空航天等领域也极具应用价值。
3.传统微通道板在经过复杂的制备工艺处理后，内壁表面粗糙度较高，会导致增益降低、噪声增加等问题。通过薄膜制备工艺在微通道板内壁制备功能层，可以进一步提升微通道板的性能，目前采用原子层沉积薄膜制备技术单独制备微通道板功能层，可以使其在性能方面得到很大的提升。
4.微通道板正常工作，其导电层的阻值一般在106～10
10
ω
·
cm之间，但是，目前用原子层沉积的薄膜种类较少，azo由于制备工艺比较成熟，通过调节zn/al比例可较简单对其电阻进行调控，得到电阻率为1010ω
·
cm以上的高阻薄膜，因此目前使用最多的就是zno掺杂al2o3的薄膜。但是当微通道板在温度较高的工作条件下工作时，azo薄膜的电阻会发生数量级的变化，导致微通道板性能不稳定，寿命降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种微通道板高阻薄膜材料，用于解决现有原子层沉积制备微通道板功能层azo性能不稳定、寿命低等问题。本实用新型提供的技术方案如下：
6.根据本公开实施例的第一方面，提供一种微通道板高阻薄膜，所述高阻薄膜为通过原子层沉积技术在微通道板本体内壁上沉积指定半导体材料而成的二次电子发射层，以确保所述微通道板进行正常电子倍增功能。
7.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
8.本实用新型创造性使用例如gaas等半导体材料制作的高阻薄膜作为微通道板功能层，在使用过程中性能稳定，能够增长微通道板的使用寿命，可以解决azo在使用过程中所造成的性能不稳定的问题。本实用新型所制备的微通道板可广泛应用于光电倍增管、像增强器、微光夜视、x射线显示等探测电子倍增器领域。
9.在第一方面的一个实施例中，所述指定半导体材料为gaas。
10.在第一方面的一个实施例中，所述高阻薄膜通过原子层沉积于预先用等离子体处理100s
‑
200s的mcp基板上。
11.在第一方面的一个实施例中，所述等离子体的功率为100
‑
300w，所述等离子体为n2或ar。
12.在第一方面的一个实施例中，所述等离子体气体流量为3
‑
10sccm。
13.在第一方面的一个实施例中，所述高阻薄膜在150
‑
250℃之间的任意温度下通过原子层沉积技术在微通道板本体内壁上沉积指定半导体材料而成。
14.在第一方面的一个实施例中，所述高阻薄膜总厚度为100
‑
200nm。
15.在第一方面的一个实施例中，所述高阻薄膜的电导率为106～1010ω
·
cm。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.图1为本实用新型提供的一种微通道板高阻薄膜；
19.图2为本实用新型提供的一种微通道高阻薄膜的制备方法流程图；
20.图3为本实用新型提供的另一种微通道高阻薄膜的制备方法流程图。
具体实施方式
21.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
22.图1所示为本实用新型提供的一种微通道板高阻薄膜结构示意图，如图1中所示，所述高阻薄膜1为通过原子层沉积技术在微通道板本体2的内壁上沉积指定半导体材料而成，该高阻薄膜1为二次电子发射层补充电子以确保微通道板可进行正常电子倍增功能。
23.优选地，本实用新型实施例提供的高阻薄膜使用的指定半导体材料为gaas。
24.在一可选实施例中，所述高阻薄膜通过原子层沉积于预先用等离子体处理100s
‑
200s的mcp基板上。
25.优选地，所述等离子体的功率为100
‑
300w，所述等离子体为n2或ar。
26.优选地，所述等离子体气体流量为3
‑
10sccm。即：将mcp基板先用n2或ar等离子体处理100s
‑
200s后，再在其上用原子层沉积gaas。
27.优选地，所述高阻薄膜是在150
‑
250℃之间的任意温度下通过原子层沉积技术在微通道板本体内壁上沉积指定半导体材料而成。
28.在一可选实施例中，在微通道板本体2上沉积指定半导体材料时，例如沉积gaas材料时，需要循环沉积一定数量次，直至沉积得到的gaas材料层厚度达到预设厚度范围内时才停止循环沉积。优选地，所述高阻薄膜总厚度为100
‑
200nm。
29.优选地于，所述高阻薄膜的电导率为106～10
10
ω
·
cm。
30.对应于本实用新型实施例提供的微通道高阻薄膜材料，本实用新型实施例还提供一种微通道高阻薄膜的制备方法，如图2中所示，该方法包括以下步骤：
31.s11：通过原子层沉积技术在微通道板本体内壁上沉积指定半导体材料，得到确保微通道板进行正常电子倍增功能的二次电子发射层，做为高阻薄膜。
32.优选地，所述指定半导体材料为gaas。
33.图3所示为本实用新型提供的另一种微通道高阻薄膜的制备方法流程图，如图3中所示，该方法包括如下步骤：
34.s21：用等离子体处理100s
‑
200s的mcp基板，以对所述mcp基板进行活化；
35.优选地，所述等离子体的功率为100
‑
300w，所述等离子体为n2或ar。
36.优选地，所述等离子体气体流量为3
‑
10sccm。
37.s22：通过原子层沉积技术在所述mcp基板上沉积指定半导体材料。
38.本步骤种，通过原子层沉积技术在所述mcp基板上循环m次沉积指定半导体材料，m的初始值为1，每沉积一次后判断当前高阻薄膜的总厚度是否达到预定厚度取值范围，若是，则结束循环，否则，令m＝m+1后继续执行步骤s22。
39.优选地，所述高阻薄膜总厚度为100
‑
200nm。
40.优选地，步骤s11或s22中通过原子层沉积技术在微通道板本体内壁上沉积指定半导体材料时使用的沉积温度为150
‑
250℃之间的任意温度。
41.优选地，所述高阻薄膜的电导率为106～10
10
ω
·
cm。
42.本实用新型使用指定半导体材料制作高阻薄膜作为微通道板功能层，选用的指定半导体材料为在高温下性能好且电阻率满足微通道板导电层的要求的半导体材料，加上本实用新型所研究出的职称所述高阻薄膜的各个环节的具体控制工艺参数，能够使得制造出的高阻薄膜在使用过程中性能稳定，微通道板寿命长，可以解决azo在使用过程中所造成的性能不稳定的问题。
43.下面采用8个具体的实施例，对本实用新型方法实施例的技术方案进行详细说明。
44.实施例1
45.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至150℃，用n2等离子体对基本处理100s，n2流量为3sccm，采用功率为100w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.3s/15s/1s/15s)，循环2500次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为130nm。
46.实施例2
47.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至175℃，用n2等离子体对基本处理100s，n2流量为5sccm，采用功率为150w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.4s/15s/0.8s/15s)，循环3000次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为160nm。
48.实施例3
49.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至200℃，用n2等离子体对基本
处理150s，n2流量为8sccm，采用功率为200w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.3s/15s/0.8s/15s)，循环2500次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为140nm。
50.实施例4
51.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至250℃，用n2等离子体对基本处理200s，n2流量为10sccm，采用功率为200w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.3s/15s/1s/15s)，循环3500次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为180nm。
52.实施例5
53.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至200℃，用ar等离子体对基本处理100s，ar流量为5sccm，采用功率为100w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.5s/15s/1s/15s)，循环2000次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为105nm。
54.实施例6
55.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至200℃，用ar等离子体对基本处理200s，ar流量为5sccm，采用功率为200w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.3s/15s/1s/15s)，循环2200次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为120nm。
56.实施例7
57.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至250℃，用ar等离子体对基本处理100s，ar流量为10sccm，采用功率为300w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三氯化镓(gacl3),砷源为三(三乙基硅基)砷烷((et3si)3as)，gacl3源温设置为20℃，(et3si)3as源温设置为80℃。沉积过程为gacl3/n2/(et3si)3as/n2＝(0.3s/15s/1s/15s)，循环3500次后停
止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为193nm。
58.实施例8
59.将微通道板置于rca标准清洗液sc
‑
2(hcl：h2o2:h2o＝1:1:5)中，85℃超声清洗15分钟后，室温下置于hf溶液中(hf:h2o＝1:50)超声清洗，将清洗后的微通道板放入原子层沉积室内，抽真空至10
‑1pa，并将沉积室和微通道板温度加热至250℃，用ar等离子体对基本处理100s，ar流量为10sccm，采用功率为300w，随后开始进行gaas沉积，其中镓源为三甲基镓(tmga),砷源为砷烷(ash3)，gacl3源温设置为0℃，(et3si)3as源温设置为25℃。沉积过程为tmga/n2/ash3/n2＝(0.3s/15s/2s/15s)，循环2800次后停止沉积，待沉积室降至室温后，打开沉积室，取出沉积了gaas薄膜的微通道板，椭偏仪测得膜厚为137nm。
60.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
61.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。