Способ нанесения металлических покрытий Советский патент 1993 года по МПК C23C14/48 

Изобретение относится к способам получения стойких металлических покрытий на диэлектрических образцах и может использоваться для разработки технологий нанесения металлических покрытий на изделия из стекла, кварца, керамики, кремния и т.п., изготовления лазерной оптики с повышенной лучевой и механической стойкостью.

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

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нанесения металлических покрытий на диэлектрические подложки, заключающемся в напылении металлической пленки на диэлектрическую подложку и ионной имплантации, перед напылением металлической пленки проводят имплантацию подложки пучком ионов металла дозой 1016 - Ю17 ион/см2.

Формирование металлического покрытия происходит следующим образом. При имплантации диэлектрической подложки ионами металла указанными дозами на ее поверхности образуются металлические центры конденсации с высокой адгезией к подложке. Вокруг них при последующем напылении металла концентрируются напыляемые частицы, формируя конгломераты частиц, а затем и сплошную металлическую пленку. При достижении дозы (Ю16 - 1017 ион/см ) имплантированных ионов металла на поверхности подложки создается необходимая концентрация центров конденсации, обеспечивающая высокую адгезию всего покрытия. Имплантация, проведенная до нанесения пленки, не нарушает оптических свойств отражающих покрытий.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что импЈ

|00

Ю

о

о о

ел

со

лантацию производят до процесса напыления и имплантируют ионы металла, а не газа. Известно техническое решение, в котором использован признак - имплантация ионов металла в диэлектрическую подлож- ку. В данном техническом решении проявлено свойство - изменение поверхностной проводимости подложки. Свойство существенно увеличивать адгезию покрытий, проявленное в заявляемом способе, ни в одном из известных объектов, содержащих отличительный признак имплантацию ионов металла не выявлено. Как правило, имплантация использовалась для очистки и активации поверхности.

Предлагаемый способ был реализован на подложках из стекла, кварца, керамики для получения зеркальных покрытий из Си, Al, Ti. Предварительная имплантация под- ложки осуществлялась с помощью широко- апертурного источника ионов металла,

«

5

разработанного Институтом сильноточной электроники. Источник обладает следующими параметрами: площадь поперечного сечения пучка 700 см2, ускоряющее напряжение (10-100) кВ, средний ток пучка в импульсе 0,5 А, длительность импульсг 300-10 6 с, частота срабатывания 50 Гц. Последующее нанесение металлического покрытия осуществлялось промышленным источником ионного распыления - маграт- роном. Сила отрыва полученного металлического покрытия измерялась на разрывной машине модели 2166Р-5 путем приложения к покрытию нормальных разрывных усилий. Пример. Подложка из стекла марки К-8 предварительно имплантировалась ионами меди с различной дозой облучения. После чего ионным распылением осуществлялось алюминиевое покрытие толщиной 1-10 мкм. Ниже представлена зависимость силы отрыва полученного покрытия от дозы ионного пучка:

Область использования, в технологии нанесения металлических покрытий на подложки из стекла, керамики, кварца, кремния, а также для изготовления лазерной оптики. Цель изобретения: увеличение адгезии покрытий, повышение лучевой и механической стойкости покрытия. Сущность изобретения: диэлектрическую подложку предварительно имплантируют ионами металла дозой Ю16 - Ю18 ион/см2, а затем напыляют металлическое покрытие

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 значения адгезии, сохраняются 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 зрения: дальнейший рост адгезии пленки к подложке не наблюдается; ни с экономической: увеличение дозы требует увеличения временных и энергетических затрат. При современном уровне развития источников ионов металлов для достижения дозы ионного пучка 1017 ион/см2 требуются временные затраты 10-60 мин. Аналогичный эффект увеличения адгезии наблюдался 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 покрытия уменьшалась до 5 кг/см . Покрытия, полученные данным способом, обладают коэф- фициентами отражения, близкими к максимальному. Для алюминиевого покрытия коэффициент отражения составил 90%. Испытания на лучевую стойкость покрытий проводились воздействием лазерного излучения ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов. При воздействии ультрафиолетового лазерного излучения плотностью 2-2,5 Дж/см2 алюминиевое покрытие, нанесенное на стекло, кварц, имело лишь незначительные оптические разрушения (коэффициент отражения падал до 85- 86%). Частичные деструктивные разрушения появились 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 нанесения покрытия не превышает 30-40 мин. Сам процесс экологически безвреден, не требует ни травления, ни отжига. Получаемое покрытие обладает высокой механической прочностью, что позволяет подвергать протирке зеркальные поверхности. Использование заявляемого способа нанесения металлических покрытий обеспечивает следующие преимущества:

рафиолетовом диапазоне ( 2,5 Дж/см2),увеличения адгезии покрытия к подложке,

является рекордной в нашей стране и неувеличения лучевой стойкости отражающих

уступает известным мировым аналогам. 5покрытий, ионную имплантацию осуществФормула изобретенияляют перед напылением металлической

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

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