專(zhuān)利名稱(chēng)：在光盤(pán)表面沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光盤(pán)表面覆膜方法，特別是光盤(pán)表面沉積類(lèi)金剛石薄膜的方法，另外還涉及覆膜裝置。
背景技術(shù)：
光盤(pán)即高密度光盤(pán)(Compact Disc)是近代發(fā)展起來(lái)不同于磁性載體的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)，用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質(zhì)的方法存儲(chǔ)和再生信息，又稱(chēng)激光光盤(pán)。光盤(pán)的發(fā)展歷程和紙的發(fā)明極大地促進(jìn)了人類(lèi)文明的進(jìn)步，它記載了人類(lèi)文明的發(fā)展史，造就了一批新興的工業(yè)。光盤(pán)基板材料是芳香聚碳酸酯，其分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)為^^K>tk，其結(jié)構(gòu)中含有芳香環(huán)和羧基，不具有耐酸堿性。由于
是一種典型的聚合有機(jī)物，因此硬度低。類(lèi)金剛石(DLC)薄膜具有高硬度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高紅外透過(guò)性、高耐磨性及低摩擦系數(shù)等一系列優(yōu)異的性能，因而在機(jī)械、光學(xué)、聲學(xué)、電子以及磁介質(zhì)保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。自上世紀(jì)80年代以來(lái)， 一直是各國(guó)鍍膜技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。介質(zhì)阻擋放電(DBD)是一種可以在較高氣壓范圍內(nèi)產(chǎn)生非平衡等離子體的放電方式。利用介質(zhì)阻擋放電沉積類(lèi)金剛石薄膜，是一種新穎的薄膜制備技術(shù)。該方法具有放電裝置簡(jiǎn)單、低能耗、耗氣量小以及可以在室溫下實(shí)現(xiàn)多種基地上大面積鍍膜等優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)DLC薄膜的耐腐蝕性能進(jìn)行了廣泛的研究，但主要集中在DLC薄膜對(duì)不銹鋼耐腐蝕性能的影響。有關(guān)DLC薄膜對(duì)玻璃耐腐蝕性能的影響研究較少。對(duì)于利用介質(zhì)阻擋放電等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(DBD-PECVD)法在光盤(pán)表面沉積類(lèi)金剛石薄膜，并對(duì)薄膜耐耐酸堿測(cè)試還未見(jiàn)報(bào)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問(wèn)題，提供一種在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，該方法簡(jiǎn)單、節(jié)能成本低，另外本發(fā)明還提供一種在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)在絕緣介質(zhì)上沉積類(lèi)金剛石薄膜，能耗低。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，利用中低頻介質(zhì)阻擋高壓放電，使用小分子碳?xì)錃怏w，在較低氣壓條件下，以光盤(pán)作為沉積基底，在光盤(pán)表面沉積超硬類(lèi)金剛石薄膜。
所述放電時(shí)保持壓力在500-1000Pa，放電沉積5-20分鐘，薄膜厚度控制在200-600nm左右，沉積結(jié)束后，停止放電，將放電室充氣，取出光盤(pán)。
所述放電沉積前，使用氬氣或氦氣等稀有氣體作為放電氣體，清洗光盤(pán)表面。
所述清洗光盤(pán)表面是放電前將放電室氣體排空，使壓力保持在3Pa以下，使用3kHz正弦波高壓放電電源，在峰值電壓為30kV條件下，使用氬氣作為放電氣體，在氬氣壓力200Pa條件下放電5分鐘，清洗光盤(pán)表面，再進(jìn)行放電沉積。
所述介質(zhì)采用玻璃或石英等作為絕緣介質(zhì)。
所述小分子碳?xì)錃怏w是指CH" C孔、C晶、C晶等小分子碳?xì)錃怏w。本發(fā)明在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的裝置，放電等離子體腔體為真空密封室，交流正弦波高壓連接在高壓電極上，高壓電極和地電極之間為氣體間隙，阻擋放電的絕緣介質(zhì)分別開(kāi)有入氣口和出氣口，入氣口與質(zhì)量流量控制器連接，出氣口連接有真空機(jī)械泵。所述氣體間隙大小1 -1 Omm 。
本發(fā)明利用介質(zhì)阻擋放電等離子體沉積薄膜，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)如
5放電方式簡(jiǎn)單，能耗低，氣體流量低，可實(shí)現(xiàn)在絕緣介質(zhì)上沉積。利用原 子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、耐酸堿測(cè)試等對(duì)薄 膜性能進(jìn)行表征，分析薄膜沉積后光盤(pán)表面特性。薄膜對(duì)于光驅(qū)工作讀寫(xiě) 激光波長(zhǎng)在藍(lán)光和紅光均具有〉90%以上透過(guò)性。對(duì)于鍍膜后的光盤(pán)進(jìn)行讀 寫(xiě)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)薄膜對(duì)于光盤(pán)正常工作不產(chǎn)生任何影響。本發(fā)明有效的提高 光盤(pán)表面的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能。鍍膜的光盤(pán)表面平滑、均勻，經(jīng)耐 鹽酸腐蝕試驗(yàn)，沒(méi)有顯示任何破壞的跡象，主要是由于類(lèi)金剛石薄膜 與鹽酸不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)光盤(pán)起到了保護(hù)作用。對(duì)未鍍膜和鍍膜后 的光盤(pán)同樣進(jìn)行了耐硫酸、王水、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等測(cè)試， 均發(fā)現(xiàn)未鍍膜被這些溶液破壞，而鍍膜后的光盤(pán)具有很好的耐酸堿特 性。
設(shè)備成本低；放電室氣體間隙小(通常幾毫米)，氣體體積小，氣體
流量低；能耗低等。


圖l為本發(fā)明裝置縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為沉積在光盤(pán)基底上類(lèi)金剛石薄膜掃面電子顯微鏡的斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖3為薄膜在350-900nm范圍內(nèi)在玻璃表面的光透過(guò)性分析圖。 圖4為濃度為36. 5%鹽酸溶液處理過(guò)的未鍍膜的光盤(pán)掃描電子顯微鏡圖。
圖5為濃度為36.5%鹽酸溶液處理過(guò)的鍍膜光盤(pán)掃描電子顯微鏡圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 如圖l所示的介質(zhì)阻擋放電等離子體光盤(pán)表面類(lèi)金剛石薄膜沉積裝 置，放電等離子體腔體(1)為真空密封室。用于產(chǎn)生等離子體的交流正
弦波高壓(2)連接在高壓電極(3)上，高壓放電后在高壓電極和地電極(4)之間氣體間隙上產(chǎn)生等離子體(5)。氣體間隙大小在l-10mm之間可 調(diào)。清潔光盤(pán)(6)置于地電極上，作為沉積基底，等離子體產(chǎn)生的活性 物種沉積于光盤(pán)表面，形成類(lèi)金剛石薄膜。玻璃介質(zhì)(7)作為產(chǎn)生介質(zhì) 阻擋放電的絕緣介質(zhì)。放電氣體如Ar、 CH" C晶等由入氣口 (8)進(jìn)入，由 出氣口 (9)排出。入氣口與質(zhì)量流量控制器連接，氣體Ar、 CH4、 C孔等流 入質(zhì)量流量控制器，由質(zhì)量流量控制器控制氣體流速和氣體壓力；出氣口 連接有4L真空機(jī)械泵，用于排氣。沉積后，將腔體充氣，取出光盤(pán)。圖2 為光盤(pán)基底上沉積的薄膜在SEM觀(guān)察下的斷面微結(jié)構(gòu)圖，薄膜厚度約為 600畫(huà)。
對(duì)在相同實(shí)驗(yàn)條件下沉積在硅基底上類(lèi)金剛石薄膜的硬度進(jìn)行分析 發(fā)現(xiàn)，薄膜硬度可高達(dá)27GPa。圖3所示為薄膜在350-900nm范圍對(duì)于光透 過(guò)性，可見(jiàn)薄膜對(duì)于光驅(qū)工作讀寫(xiě)激光波長(zhǎng)在藍(lán)光和紅光均具有〉90%以上 透過(guò)性。我們對(duì)于鍍膜后的光盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)薄膜對(duì)于光盤(pán)正常工 作不產(chǎn)生任何影響。
圖4為使用36. 5%濃鹽酸溶液滴于未鍍膜與鍍膜的光盤(pán)表面，并放置于 空氣中5分鐘后利用掃描電子顯微鏡觀(guān)察所獲得的圖片。其中左圖為未鍍 膜的光盤(pán)，右圖為本發(fā)明表面沉積500mn鍍膜的光盤(pán)表面。很明顯，未鍍 膜的光盤(pán)表面具有明顯的傷痕，這是由于濃鹽酸與光盤(pán)基底材料聚碳酸酯 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成光盤(pán)表面的破壞。本發(fā)明鍍膜的光盤(pán)表面平滑、 均勻，沒(méi)有顯示任何破壞的跡象，主要是由于類(lèi)金剛石薄膜與鹽酸不 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)光盤(pán)起到了保護(hù)作用。對(duì)未鍍膜和本發(fā)明鍍膜后的 光盤(pán)同樣進(jìn)行了耐硫酸、王水、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等測(cè)試， 均發(fā)現(xiàn)未鍍膜光盤(pán)均被這些溶液破壞，而本發(fā)明鍍膜后的光盤(pán)具有很 好的耐酸堿特性，保持良好性能不變。
權(quán)利要求
1、在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是利用中低頻介質(zhì)阻擋高壓放電，使用小分子碳?xì)錃怏w，在較低氣壓條件下，以光盤(pán)作為沉積基底，在光盤(pán)表面沉積超硬類(lèi)金剛石薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是放電時(shí)保持壓力在500-1000Pa，放電沉積5-20分鐘，薄膜厚度控制在200-600nm左右，沉積結(jié)束后，停止放電，將放電室充氣，取出光^* 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是放電沉積前，使用氬氣或氦氣等稀有氣體作為放電氣體，清洗光盤(pán)表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是清洗光盤(pán)表面是放電前將放電室氣體排空，使壓力保持在3Pa以下，使用3kHz正弦波高壓放電電源，在峰值電壓為30kV條件下，使用氬氣作為放電氣體，在氬氣壓力200Pa條件下放電5分鐘，清洗光盤(pán)表面，再進(jìn)行放電沉積。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是介質(zhì)采用玻璃或石英等作為絕緣介質(zhì)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，其特征是小分子碳?xì)錃怏w是指CH" C晶、GE,、 C扎等小分子碳?xì)錃怏w。
7、 在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的裝置，其特征是放電等離子體腔體為真空密封室，交流正弦波高壓連接在高壓電極上，高壓電極和地電極之間為氣體間隙，阻擋放電的絕緣介質(zhì)分別開(kāi)有入氣口和出氣口 ，入氣口與質(zhì)量流量控制器連接，出氣口連接有真空機(jī)械泵。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的裝置，其特征是氣體間隙大小l-10mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及光盤(pán)表面覆膜方法，在光盤(pán)上沉積耐酸堿類(lèi)金剛石薄膜的方法，利用中低頻介質(zhì)阻擋高壓放電，使用小分子碳?xì)錃怏w，在較低氣壓條件下，以光盤(pán)作為沉積基底，在光盤(pán)表面沉積超硬類(lèi)金剛石薄膜。本發(fā)明利用介質(zhì)阻擋放電等離子體沉積薄膜，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)如放電方式簡(jiǎn)單，能耗低，氣體流量低，可實(shí)現(xiàn)在絕緣介質(zhì)上沉積。薄膜對(duì)于光驅(qū)工作讀寫(xiě)激光波長(zhǎng)在藍(lán)光和紅光均具有＞90％以上透過(guò)性。對(duì)于鍍膜后的光盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)薄膜對(duì)于光盤(pán)正常工作不產(chǎn)生任何影響。本發(fā)明有效的提高光盤(pán)表面的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，鍍膜后的光盤(pán)具有很好的耐酸堿特性。
文檔編號(hào)C23C16/50GK101560648SQ20091001158
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者劉東平 申請(qǐng)人:大連民族學(xué)院光電子技術(shù)研究所