專利名稱：用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于航天器的鍺膜，特別是一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺 膜低溫防靜電性能的方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)方法以高純本征鍺作為靶材通過(guò)蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射等氣相沉積方法制備柔性基底鍍鍺膜，制備的鍺膜在低溫(低于-30°C)時(shí)其 導(dǎo)電能力將大幅下降，表面電阻率高于10lflD。對(duì)于大部分衛(wèi)星而言，工作 溫度在-18(TC 10(TC之間，以傳統(tǒng)方法制備的鍺膜在低溫段不能滿足防靜電 要求，為此必須對(duì)鍺膜的低溫導(dǎo)電能力進(jìn)行改善。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種用于提高聚酰亞 胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，它解決了傳統(tǒng)本征鍺膜不具備低 溫防靜電性能的問(wèn)題。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，其特征在于它包括下列步驟(1) 對(duì)鍺靶材進(jìn)行微量摻雜，并確定摻雜雜質(zhì)類型、摻雜含量；(2) 根據(jù)上述確定結(jié)果制備靶材；(3) 通過(guò)氣相沉積方法制備柔性基底鍍鍺膜。步驟(l)所述的摻雜雜質(zhì)類型為n型雜質(zhì)的P、 As; P型雜質(zhì)的B、 Ga;摻 雜含量為有效雜質(zhì)載流子濃度1. OxlOucm 3 1. 0X1013cnT3。步驟(2)所述靶材的制備包括電子束蒸發(fā)鍍用原料及磁控濺射用磁控耙的帝lj備。步驟(3)所述的氣相沉積方法為電子束蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射法。本發(fā)明的有益效果是(1) 本發(fā)明可適用于航天器用防靜電、熱控鍺膜的低溫防靜電性能提高， 可廣泛用于各類航天器的熱控制。(2) 提出用微量淺能級(jí)雜質(zhì)摻雜的方法對(duì)低溫電導(dǎo)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，以提高 鍺膜低溫防靜電性能，同時(shí)不影響其微波透過(guò)性能。
具體實(shí)施方式
步驟(l)所述的摻雜雜質(zhì)類型的選定主要考慮雜質(zhì)的導(dǎo)電類型、遷移率及 其在鍺中的雜質(zhì)能級(jí)；摻雜濃度的計(jì)算主要計(jì)算載流子濃度水平，以保證在 常溫下本征載流子占主導(dǎo)地位，而在-18(TC IO(TC下雜質(zhì)載流子可完全電離 且載流子濃度滿足衛(wèi)星防靜電要求，選用的摻雜雜質(zhì)有n型雜質(zhì)如P、 As及 P型雜質(zhì)如B、 Ga等，摻雜含量為有效雜質(zhì)載流子濃度1.0xl0"cm—3 1.0xl013CnT3，因n型雜質(zhì)遷移率高，宜選用n型雜質(zhì)。步驟(2)所述靶材的制備包括電子束蒸發(fā)鍍用原料及磁控濺射用磁控耙的 制備，首先用純度99.999 99.99999%的多晶鍺材料制備摻雜單晶鍺，制備 方法有直拉法及區(qū)熔法，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中在熔液中加入摻雜劑，摻雜劑嚴(yán)格 按照步驟(l)所確定的雜質(zhì)類型和雜質(zhì)濃度選用，制備出的摻雜單晶鍺粉碎為 直徑1 5mm的顆粒作為電子束蒸發(fā)鍍用原料，也可用金剛石刀具裁切成厚度 為5 20mm、長(zhǎng)寬各為50 200mm的摻雜單晶鍺片材，然后用純銦金屬幫定 (Bonding)在磁控靶水冷銅或鉬背板上。歩驟(3)所述的氣相沉積方法為常用的電子束蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射法，采用歩驟(2)制備的蒸發(fā)原料或?yàn)R射靶材，將磁控濺射用靶材安裝 在鍍膜機(jī)靶基座上，將電子束蒸發(fā)鍍用原料放入坩堝中，用脫脂棉紗蘸無(wú)水乙醇、丙酮等清洗液對(duì)真空室進(jìn)行清洗擦拭；將厚度為12 250pm的聚酰亞 胺基底裝入鍍膜機(jī)中，鍍膜機(jī)抽真空至1.0X10—3Pa，開(kāi)啟離子源、供氣系統(tǒng)、走帶裝置，用離子束對(duì)基底進(jìn)行預(yù)處理，離子種類Ar+;離子源功率500 1500W;離子源工作電壓250 700V;放電電流0. 5 5A;工作壓力0. 3 3Pa。開(kāi)啟鍍膜系統(tǒng)，在聚酰亞胺基底上制備鍺膜，濺射鍍膜的功率約為 1000 5000W，工作氣體為高純氬氣(99.99%)，工作壓力為1. 0X 10—' lPa; 電子束蒸發(fā)鍍膜的電子槍功率為5000 15000W，工作壓力為1.0X1(T3 5.0 Xl(T3Pa;制備過(guò)程中嚴(yán)格控制污染，鍍膜完成，取出薄膜。 實(shí)施例(1) 選用n型雜質(zhì)P作為摻雜雜質(zhì)，確定摻雜濃度為1. 0xl012cm—3。(2) 在本征鍺粉末中摻入高純P粉，摻雜濃度為1.0xl012CnT3，采用步驟(2) 方法制備磁控濺射用鍺靶材。(3) 通過(guò)制備的鍺靶材采用磁控濺射的方法制備聚酰亞胺基底鍍鍺膜；濺 射鍍膜的功率為3000W，工作氣體為高純氬氣(99.99%)，工作壓力為1.0X 1(TPa;電子束蒸發(fā)鍍膜的電子槍功率為12000W,工作壓力為3. 0Xl(TPa。
權(quán)利要求
1. 一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，其特征在于它包括下列步驟(1)對(duì)鍺靶材進(jìn)行微量摻雜，并確定摻雜雜質(zhì)類型、摻雜含量；(2)根據(jù)上述確定結(jié)果制備靶材；(3)通過(guò)氣相沉積法制備柔性基底鍍鍺膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于歩驟a)所述的摻雜雜質(zhì)類型為n型雜質(zhì)的P、 As; P型雜質(zhì)的B、 Ga;摻雜含量為有效雜質(zhì)載流子濃度 1. 0xl(yW3 1. 0xl013cm—3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述耙材的制備包括 電子束蒸發(fā)鍍用原料及磁控濺射用磁控耙的制備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的氣相沉積法為 電子束蒸發(fā)鍍、射頻濺射及直流磁控濺射法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于提高聚酰亞胺基底鍍鍺膜低溫防靜電性能的方法，它包括對(duì)鍺靶材進(jìn)行微量摻雜，并確定摻雜雜質(zhì)類型、摻雜含量；根據(jù)確定結(jié)果制備靶材；通過(guò)氣相沉積法制備柔性基底鍍鍺膜等步驟；摻雜雜質(zhì)類型為n型雜質(zhì)的P、As；P型雜質(zhì)的B、Ga；摻雜含量為有效雜質(zhì)載流子濃度1.0×10¹¹cm^-3～1.0×10¹³cm^-3。本發(fā)明在靶材中進(jìn)行微量淺能級(jí)雜質(zhì)摻雜可對(duì)低溫電導(dǎo)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，可保證鍺膜在-180℃～100℃之間具有良好的防靜電和透微波性能。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101275216SQ20071003843
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者馮煜東, 藝 王, 王志民, 概 趙, 速小梅 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所