13.03.2019
219.016.de94

Способ нанесения нанопленочного покрытия на подложку

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу нанесения нанопленочного покрытия на подложку и может быть использовано для получения нанопокрытий на поверхностях различных подложек при невысокой температуре. Осуществляют импульсно-плазменное напыление с лазерным поджигом. Используют импульсный режим работы эксимерного ультрафиолетового лазера и собственные ионы материала мишени для создания рабочей плазмы. Используют ультрафиолетовое излучение с прецизионно низкой мощностью для начального поджига при создании рабочей плазмы и используют импульсный режим работы источника питания магнетрона с временем работы меньше, чем частота следования лазерных импульсов. Техническим результатом изобретения является улучшение оптических и структурных свойств напыляемых покрытий за счет использования плазмы из собственных ионов распылительной мишени и использования прецизионно низкой мощности лазерного излучения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области технологических процессов, связанных с нанесением нанопленочных покрытий и может быть использовано для получения нанопокрытий на поверхностях различных подложек при невысокой температуре.

Тонкие пленки (полупроводниковые, металлические и диэлектрические) с различными характеристиками (прозрачность, электропроводность и адгезия) применяются во многих отраслях промышленности и устройствах. Так, полупроводниковые прозрачные оксидные тонкие пленки, такие как In2O3, ZnO, SnO2, CdO, Ga2O3, TiO2, применяются при изготовлении тонких дисплеев, органических светоизлучающих диодов, солнечных батарей, тонкопленочных транзисторов, газовых сенсоров, космических аппаратов и т.д. Так как они обладают одновременно прозрачностью (~90%) в видимом диапазоне и способностью проводить электрический ток. Металлические покрытия на основе Al, Ag и их сплавов также широко применяются в микроэлектронике, тонкопленочных транзисторах, солнечных отражателях и в космическом машиностроении.

Для получения полупроводниковых прозрачных и диэлектрических тонких пленок в основном используется радиочастотное магнетронное или магнетронное на постоянном токе напыление. Суть метода магнетронного напыления заключается в использовании плазмы инертного газа для распыления необходимого материала в вакууме. Распыляемый материал впоследствии осаждается на требуемую подложку. Магнетронное напыление позволяет получать тонкие пленки различных материалов. В данном методе применяется постоянный магнит для создания магнитных полей, которые обеспечивают более эффективную ионизацию инертного газа, тем самым понижая его концентрацию. Метод магнетронного распыления широко используется в различных областях промышленности, поскольку позволяет получать достаточно однородные покрытия на большой площади. Однако, из-за использования рабочего газа (инертный газ, например аргон) ухудшается вакуум, что негативным образом влияет на оптические и электрические свойства получаемых покрытий.

Для получения высококачественных нанопленочных покрытий с наилучшими оптическими и электрическими характеристиками предлагается использовать способ импульсно-плазменного напыления с лазерным поджигом.

Известен способ лазерено-плазменного напыления покрытий [Патент РФ №2449048, МПК С23С 4/12, опубл. 27.11.2011 г.]. В данном способе плазмотроном создается плазменный поток, направленный на напыляемую поверхность, в который подаются частицы напыляемого порошка, а на выход из сопла плазмотрона перпендикулярно плазменному потоку подается модулированное лазерное излучение, сфокусированное на противоположной от источника лазерного излучения стороне плазменного потока. При этом лазерное излучение подается перед подачей частиц напыляемого порошка и с интенсивностью не менее пороговой, при которой происходит оптический пробой.

Основным недостатком данного способа является использование дополнительного оборудования (плазмотрон), что впоследствии увеличивает время напыления. Также недостатком метода является первоначальная подготовка мишени распыляемого материала (порошкообразный вид).

Существует устройство для высокоскоростного магнетронного распыления [Патент РФ №2311492, МПК С23С 14/35, опубл. 27.11.2007 г.]. Изобретение относится к технике вакуумного нанесения металлических и диэлектрических покрытий. Анод устройства включает в себя систему газораспределения, обеспечивающую равномерную подачу рабочего газа по всей поверхности распыляемого катода и находится под положительным потенциалом. Катод состоит из системы охлаждения с установленным на ней распыляемым катодом-мишенью, расположенным между полюсами магнитной системы. Магнитная система включает в себя набор магнитов с полюсными наконечниками, расположенными на водоохлаждаемом магнитопроводе. Суть метода заключается в использовании плазмы инертного газа для распыления необходимого материала в вакууме. Распыляемый материал впоследствии осаждается на требуемую подложку за счет разности потенциалов. Самым весомым недостатком данного метода является использование рабочего газа (аргона), что ухудшает качество вакуума.

Известен способ получения покрытий в вакууме [Патент РФ №2176681, МПК С23С 14/00, опубл. 10.12.2001]. Сущность изобретения заключается в поджиге разряда в области генерирования с помощью лазерного излучения. Недостатками данного способа является появление капельной фазы в момент распыления и необходимость ее сепарации до момента осаждения на требуемую подложку.

Наиболее близким аналогом является способ лазерно-термовакуумного конденсационного напыления покрытия [Патент РФ №2170284, МПК С23С 14/24, опубл. 10.07.2001]. Суть способа заключается в одновременном нагреве тигля с помощью резистивного нагрева и лазерного излучения. В последствии происходит испарении материала с тигля и его конденсация на подложку.

Основным недостатком способа является использование большой мощности лазерного излучения и высоких температур для нагрева тигля. Это приводит к появлению капельной фазы на образующейся пленке.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшения оптических и структурных свойств напыляемых покрытий за счет использования плазмы из собственных ионов распылительной мишени и использовании прецизионно низкой мощности лазерного излучения.

Технический результат достигается тем, что в способе нанесения нанопленочного покрытия на подложку, включающем напыление пленочного материала на подложку с использованием лазерного излучения, новым является то, что осуществляют импульсно-плазменное напыление материала мишени на подложку в высоком вакууме с созданием плазмы лазерным излучением и с использованием магнетрона, на который импульсно подают напряжение от источника питания с внутренним конденсатором, при этом мишень устанавливают на магнетрон, для зажигания плазмы используют импульсный эксимерный ультрафиолетовый лазер и ионы материала мишени, а время зарядки и разрядки конденсатора источника питания устанавливают меньше времени следования лазерного импульса.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что осуществляют импульсно-плазменное напыление материала мишени на подложку в высоком вакууме с созданием плазмы лазерным излучением и с использованием магнетрона, на который импульсно подают напряжение от источника питания с внутренним конденсатором, при этом мишень устанавливают на магнетрон, для зажигания плазмы используют импульсный эксимерный ультрафиолетовый лазер и ионы материала мишени, а время зарядки и разрядки конденсатора источника питания устанавливают меньше времени следования лазерного импульса.

Перечисленные выше признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

При изучении других известных технических решений в данной области техники, эти признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

На чертеже представлена блок-схема установки для реализации способа импульсно-плазменного напыления с лазерным поджигом.

Блок схема включает: вакуумную камеру 1, магнетрон с установленной на нем мишенью из алюминия высокой чистоты 2, а также подложкодержатель с подложкой из покровного материала 3, импульсный эксимерный лазер 4, фокусирующую линзу установленную на оптической скамье 5, фланец с кварцевым окном 6, импульсный источник питания магнетрона 7, персональный компьютер 8.

Способ реализуется следующим образом:

Внутри вакуумной камеры 1 располагают магнетрон с установленной на нем мишенью из алюминия высокой чистоты 2, а также подложкодержатель с подложкой из покровного стекла 3. Подложка предварительно не нагревается. Производят откачку вакуумной камеры с остаточным давление не более чем 10-6 Торр. В качестве источника лазерного излучения используют импульсный эксимерный ультрафиолетовый лазер 4. Лазерное излучение в вакуумную камеру подводят с помощью фокусирующей линзы 5 через кварцевое окно фланца 6, расположенного на камере. Лазер работает в импульсном режиме, один импульс длится 30 наносекунд. Частота импульсов 10 Гц. На мишень 3 падает лазерное излучение с длиной волны 308 нм длительностью 30 не с частотой следования импульсов 10 Гц. Мощность каждого импульса 10~20 мДж. Для питания магнетронной системы используют импульсный источник питания с регулируемым напряжением 7. При помощи источника питания на мишень (катод) подают напряжение -700 В относительно корпуса камеры. При подаче лазерного излучения на мишень происходит стравливание собственных атомов алюминия и зажигание плазмы на их основе. Продолжительность горения плазмы на основе ионов алюминия ~1 мс. После прекращения горения плазмы происходит зарядка внутреннего конденсатора источника питания за время ~1 мс. Далее данный процесс повторяют за счет следования очередного импульса лазерного излучения. Время заряда (разряда) конденсатора подобрано таким образом, чтобы оно было меньше времени следования очередного импульса. Для настройки и контроля процесса напыления используют стационарный персональный компьютер 8. При данных условиях за 2 минуты получают тонкую пленку алюминия толщиной ~100 нм. Интегральный коэффициент отражения в видимой области спектра определяют на оптическом спектрофотометре. Коэффициент отражения тонкой пленки алюминия составлял ~97%. Визуально, получившаяся тонкая пленка не содержала капельной фазы.

Способ нанесения нанопленочного покрытия на подложку, включающий напыление пленочного материала на подложку с использованием лазерного излучения, отличающийся тем, что осуществляют импульсно-плазменное напыление материала мишени на подложку в высоком вакууме с созданием плазмы лазерным излучением и с использованием магнетрона, на который импульсно подают напряжение от источника питания с внутренним конденсатором, при этом мишень устанавливают на магнетрон, для зажигания плазмы используют импульсный эксимерный ультрафиолетовый лазер и ионы материала мишени, а время зарядки и разрядки конденсатора источника питания устанавливают меньше времени следования лазерного импульса.
Способ нанесения нанопленочного покрытия на подложку
Способ нанесения нанопленочного покрытия на подложку
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 46.
25.08.2017
№217.015.a94d

Способ создания противопожарных заградительных барьеров вокруг населенных пунктов от степных пожаров

Изобретение относится к области противопожарной защиты населенных пунктов от степных пожаров путем создания противопожарных заградительных барьеров по их внешнему периметру. Способ включает создание противопожарных заградительных барьеров, по внешнему периметру населенных пунктов создаются...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611877
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.b277

Способ определения напряжённости намагничивающего поля в магнитометрах со сверхпроводящим соленоидом

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании магнитных свойств веществ и материалов в областях физики магнитных явлений, геофизики. Способ определения напряженности намагничивающего поля в магнитометрах со сверхпроводящим соленоидом, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613588
Дата охранного документа: 17.03.2017
25.08.2017
№217.015.bfea

Способ флотационного обогащения глинистого золотосодержащего сырья

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационному выделению золота из окисленного глинистого сырья, и может быть использовано при флотационном обогащении золота из окисленных золотоносных руд коры выветривания и техногенного сырья, содержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616646
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0dc

Способ определения количества и характера пространственного распределения твердых атмосферных осадков

Изобретение относится к области гидрометеорологического моделирования и может быть использовано для создания картосхем распределения твердых атмосферных осадков. Сущность: на основании гравиметрических данных спутниковых измерений GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617452
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c82a

Многослойный полосно-пропускающий фильтр

Многослойный полосно-пропускающий фильтр содержит параллельные слои диэлектрика резонансной толщины, каждый из которых отделен один от другого и от окружающего пространства плоской решеткой параллельных тонкопленочных полосковых проводников с упорядоченными осями. При этом оси любых двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619137
Дата охранного документа: 12.05.2017
29.12.2017
№217.015.f032

Способ получения силицидов титана

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано, в частности, для синтеза тугоплавких соединений. Способ получения силицидов титана включает смешение газообразных галогенидов титана и кремния, взятых в мольном отношении от 5:3 до 1:2 при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629121
Дата охранного документа: 24.08.2017
19.01.2018
№218.016.0309

Способ получения аморфных пленок со-р на диэлектрической подложке

Изобретение относится к области химического осаждения магнитомягких и магнитожестких пленок состава кобальт-фосфор, применяющихся в качестве сред для магнитной и термомагнитной записи, для создания микроэлектромагнитных механических устройств (MEMS), а также в датчиках слабых магнитных полей, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630162
Дата охранного документа: 05.09.2017
20.01.2018
№218.016.1d86

Полосковый резонатор

Изобретение относится к технике высоких и сверхвысоких частот и предназначено для создания частотно-селективных устройств. Полосковый резонатор содержит две диэлектрические подложки, подвешенные между экранами корпуса, на обе поверхности которых нанесены полосковые металлические проводники,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640968
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.2082

Способ получения суспензии на полимерной основе с высокодисперсными металлическими частицами для изготовления полимерных матриц, наполненных упомянутыми частицами

Изобретение относится к способам введения частиц в вещество и может быть использовано для получения суспензий частиц, содержащих наполнители контролируемого размера, в том числе для введения частиц контролируемого размера от наночастиц до атомарных в матрицу термопластических и сетчатых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641591
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.2263

Способ приготовления металлических наночастиц железа

Изобретение относится к приготовлению металлических наночастиц железа из водного золя на основе наночастиц ферригидрита и может быть использовано в медицине. Водный золь на основе наночастиц ферригидрита, полученных в результате культивирования бактерий Klebsiella oxytoca, выделенных из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642220
Дата охранного документа: 24.01.2018
Показаны записи 1-6 из 6.
10.10.2014
№216.012.fbf9

Способ создания контекста для сжатия измерительных данных и способ проведения измерений

Изобретение относится к телеметрии и сжатию данных при трансляции данных измерений в системах контроля и мониторинга, при проведении измерений в труднодоступных местах, а также при хранении измерительных данных, например, в черных ящиках самолетов и судов. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530351
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.12.2014
№216.013.1081

Устройство для измерения поглощающей и излучающей способностей тонкопленочного образца

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано для измерения поглощающей и излучающей способностей тонкопленочных образцов, например образцов теплозащитных экранов, используемых в космической промышленности. Устройство для измерения поглощающей и излучающей способностей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535648
Дата охранного документа: 20.12.2014
09.06.2018
№218.016.5b07

Способ получения на подложке пленок с ферромагнитными кластерами mngeo в матрице geo

Изобретение относится к способу получения на подложке пленок с ферромагнитными кластерами MnGeO в матрице GeO при низких температурах. Получаемая MnGeO фаза может быть использована в качестве элементов спинтроники. Способ включает подготовку подложки, нанесение на нее слоя германийсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655507
Дата охранного документа: 28.05.2018
13.07.2018
№218.016.70df

Способ получения тонких магнитных наногранулированных пленок

Изобретение относится к способу получения тонких магнитных наногранулированных пленок. Способ включает последовательное осаждение на термостойкую подложку тонкой пленки оксида ферромагнитного металла и слоя металла-восстановителя при комнатной температуре с последующим вакуумным отжигом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661160
Дата охранного документа: 12.07.2018
13.07.2018
№218.016.70ee

Способ создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий (варианты)

Изобретение относится к способу создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий (варианты). По первому варианту предварительно осуществляют химическое осаждение на нагретую подложку тонкой пленки углеродных нанотрубок. Осуществляют реактивное магнетронное распыление металлической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661166
Дата охранного документа: 12.07.2018
24.01.2020
№220.017.f951

Способ получения композиционного высокоанизотропного материала copt-alo с вращательной анизотропией

Изобретение относится к области технологических процессов, связанных с получением высокоанизотропных композиционных материалов с помощью твердотельных реакций по методу алюмотермии и формированию в них магнитной вращательной анизотропии. Получаемый материал может быть использован в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711700
Дата охранного документа: 21.01.2020

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД