光學和光電制品的制作方法

專利名稱：光學和光電制品的制作方法
技術領域：
本發明涉及含金剛石狀薄膜的制品和制造含該金剛石狀薄膜的光學與光電制品的方法。
背景技術：
現代電子設備，如在光纖通信中使用的光學組件，常含有物理性能不同的許多材料。簡單光電組件含有全部熔化在一起形成一個制品的有機聚合物、玻璃和金屬。這種制品的實例是將光纖組件拼接在一起所使用的光纖接頭。各接頭同樣連接在材料與界面之間具有多個過渡區域的許多不同材料，其中在所述界面處兩種或多種材料彼此接觸。
這些光學組件內的過渡區域和界面在產生耐用、功能良好的產品方面可能存在挑戰，這是因為為了防止污染環境，必須很好地密封(如水或有機材料作為液體或氣體進入)。同樣，它們必須結實和耐用，這可能具有挑戰，因為一些材料不容易彼此粘結到一起，即使將它們按所需接觸放置。例如，在一些光纖中使用的玻璃不容易與金屬粘結，形成光纖外殼。
因此，對更耐用的光學組件存在普遍的需求，尤其對光學組件內使用的材料之間的過渡區域提供更好保護以及在光學組件內使用的材料之間的界面處提供更好粘結的制品存在需求。
發明概述本發明涉及摻有無定形金剛石狀薄膜的光學制品，該薄膜在光電制品內用于保護材料之間的過渡區域或界面。在一些具體的實施方案中，本發明包括含無定形金剛石狀薄膜的光學和光電制品，所述薄膜覆蓋兩個或多個相鄰基質的至少一部分。另一實施方案包括在至少一部分基質上具有無定形金剛石狀薄膜和在金剛石狀薄膜上具有至少一層涂層的光學基質，其中至少部分金剛石狀薄膜被外殼(package)密閉。本發明還涵蓋制造光學和光電制品二者的方法。
本發明的一個實施方案是使摻有無定形金剛石狀薄膜和在金剛石狀薄膜上有金屬層的光學制品金屬化，所述金屬層用于將光學制品連接到外殼上，以制造光電制品。具體地，本發明包括含有金屬化的無定形金剛石狀薄膜的光學和光電制品，所述薄膜覆蓋至少一種基質的至少一部分，本發明還涉及制造光學和光電制品二者的方法。
一般地，本發明的制品包括光學玻璃基質和光學聚合物基質。當存在這兩種基質時，光學玻璃基質可以是例如光纖，和聚合物基質可以是在部分光纖上的涂層。無定形金剛石狀薄膜可沉積在至少部分玻璃和聚合物基質上，通過在這兩種基質上形成強的保護層，從而改進制品的性能。金剛石狀薄膜的優點在于它可保護它在其上沉積的材料，同時在從玻璃基質到聚合物基質的過渡區域內提供附加的密封。金剛石狀薄膜也為其所沉積的基質提供可涂布或沉積的附加的材料。例如，在本發明的一些實施方案中，金屬層沉積在金剛石狀薄膜上。類似地，可使用玻璃料或通過激光焊通過焊接將金剛石狀薄膜粘結到其它組件上。按照這種方式，有可能在光學組件內的材料之間形成結實、耐用、氣密的封接。也可能在光電制品內形成與其它組件具有穩定、耐用連接的外殼。
盡管本發明適合于各種制品，但尤其適合于在光學和光電制品中使用。特別有用的光學和光電制品包括例如光纖接頭、熱外殼、光放大器模件、光開關模件、色散補償裝置、光學多路復用器/多路信號分離器單元、光接收機和激光模件。
此處所使用的術語“金剛石狀薄膜(diamond-like film)”是指基本上或完全無定形的含碳薄膜，該薄膜任選地包括一種或多種選自氫、氮、氧、氟、硅、硫、鈦和銅中的附加附加組分。在一些實施方案中可存在其它元素。該薄膜可以無規體系或互穿體系，如互穿的金剛石狀納米復合材料(稱為DYLYN)以共價鍵連接，如美國專利No.5466431所述。本發明的無定形金剛石狀薄膜可含有原子簇，它使薄膜產生短程有序，但基本上避免導致微觀或宏觀結晶的中程和遠程有序。
本發明使用的合適金剛石狀薄膜包括金剛石狀碳、金剛石狀玻璃、金剛石狀網絡和互穿的金剛石狀納米復合材料。一般地，金剛石狀薄膜包括至少約25％原子的碳，約0-約50％原子的硅，和約25％原子的氧，以不含氫為基礎。“以不含氫為基礎”是指通過諸如光電子能譜化學分析法(ESCA)之類的方法確定材料的原子組成中檢測不到氫，即使該材料大量存在于薄膜內。在一些實施方案中，金剛石狀薄膜包括約30-約70％原子的碳，約20-約40％原子的硅，和約20-約40％原子的氧，以不含氫為基礎。合適的金剛石狀薄膜一般在高于300℃的溫度下是穩定的。
如上所述，可在金剛石狀薄膜上添加附加的涂層，以進一步的功能化。例如，可將玻璃焊劑、金屬或聚合物組合物的涂層任選地放置在金剛石狀薄膜上。合適的金屬包括例如鎳、銅和金。本發明還涉及外殼，它密閉至少一部分無定形金剛石狀薄膜涂布的玻璃基質，它可以連接裝置將所述的外殼粘結到無定形金剛石狀薄膜上以形成氣密性的密封。
本發明進一步涉及沉積金剛石狀薄膜的方法。該方法包括在易抽空的反應室內提供具有至少兩個電極的電容式耦合的反應器體系。該室被部分抽真空，并將射頻功率施加到一個電極上。在電極之間引入含碳源，在靠近電極處形成包括反應性物質的等離子，同樣在靠近至少一個電極處形成離子鞘。將含兩種或多種玻璃基質的制品放置在離子鞘內并與反應性物質接觸物質，在各種基質的至少一部分上形成金剛石狀薄膜。該條件產生的薄膜包括例如含至少25％原子的碳，約0-50％原子的硅，和約0-50％原子的氧的金剛石狀薄膜，以不含氫為基礎。可將薄膜制成特定的厚度，通常是1-10微米，優選1-2微米。
任選地，可使用預處理或后處理。預處理步驟包括在沉積之前清洗基質表面。后處理包括退火沉積的膜。在預處理和后處理結合操作的情況下，可提高薄膜的高溫穩定性。
此處所使用的術語“無定形”是指基本上無規排序的非晶體材料，它不具有X-射線衍射峰或具有常有的X-射線衍射峰。
此處所使用的術語“玻璃料”是指常與聚合物混合以增加熔體流動特征的粘稠玻璃基化合物，它常用于在玻璃基光學元件如光纖和常具有不同熱膨脹系數的基質之間形成熔融密封。
此處所使用的術語“偏壓(bias)”是指物體(例如電極)相對于在其附近的一些其它物質(例如等離子體)具有電勢。
此處所使用的術語“自偏壓(self bias)”，是指相對于電極和等離子體，通過向產生等離子體的電極施加功率(例如射頻)而產生的偏壓。
此處所使用的術語“外殼”是指外殼或機殼，它通常具有一個或多個開口，允許連接如電連接或光連接到體系或模件中的其它元件上。
此處所使用的術語“平行板反應器”是指含有至少兩個電極的反應器，其中在電極之間的電流流動的主要機理是電容耦合。各電極可以不對稱，這意味著它們具有不同的尺寸、形狀、表面積等，且不需要彼此平行。一個電極可以接地，和一個電極可以是反應室本身。
此處所使用的術語“等離子體”是指物質部分離子化的氣體或流體狀態，其中含有包括電子、離子、中性分子、自由基和其它激發狀態的原子與分子的反應性物質。當包括在等離子體內的物質從各種激發狀態松弛到較低或基態時，一般會從等離子體中發射出可見光和其它射線。
本發明的上述概述所披露的內容沒有描述本發明的各種實施方案。以下的附圖和詳細說明將會實現這一目的。
附圖的簡要說明本發明的實施方案在下述說明中列出并在附圖中示出。在所有附圖中，類似的附圖標記表示類似的部件。


圖1A是根據本發明方案形成的用蒸氣-沉積的薄膜覆蓋的光纖側面的橫截面視圖。
圖1B是沿圖1A光纖的線B-B’的端部橫截面視圖。
圖1C是沿圖1A光纖的線C-C’的端部橫截面視圖。
圖2A是根據本發明方案形成的用蒸氣-沉積的薄膜覆蓋的光纖側面的橫截面視圖。
圖2B是沿圖2A光纖的線B-B’的端部橫截面視圖。
圖3A是根據本發明方案的構造和排列的第一光纖外殼側面的橫截面視圖。
圖3B是根據本發明方案的構造和排列的第二光纖外殼側面的橫截面視圖。
圖4是制備本發明實施例所使用的第一等離子反應器的平面示意圖。
圖5是制備本發明實施例所使用的第二等離子反應器的平面示意圖。
本發明易于作出各種改性和替代形式，通過附圖和將進行的詳細描述，以實施例的方式說明了細節。然而，應當理解的是，其意圖不是將本發明限制到所述的特定實施方案。相反，其意圖是涵蓋落在本發明精神和范圍內的所有改性、等價和替代方案，其中本發明的精神和范圍通過下述詳細說明述且通過所附的權利要求定義。
發明詳述本發明涉及制品和制造該制品的方法。在具體的方案中，該制品包括玻璃基質和相鄰的聚合物基質，在這兩種基質的一部分上具有金剛石狀薄膜的保護層。在另一方案中，該制品包括在至少部分基質上具有金剛石狀薄膜和涂布了金剛石狀薄膜的玻璃基質，其中至少部分金剛石狀薄膜被外殼密封。
A.基質材料和制品一般地，本發明的制品包括在其上沉積金剛石狀薄膜的光學玻璃基質和聚合物基質。光學玻璃基質可以是例如光纖，和聚合物基質可以是在部分光纖上的涂層。合適的聚合物基質包括例如環氧、硅氧烷、聚酰亞胺和丙烯酸酯。
無定形金剛石狀薄膜沉積在至少部分玻璃和聚合物基質上，通過在這兩種基質上形成結實的保護層，從而改進制品的性能。金剛石狀薄膜的優點在于可保護所沉積的材料，同時在從玻璃基質到聚合物基質的過渡區域內提供附加的密封。金剛石狀薄膜均勻地沉積在具有各種外形的表面上并與這些表面很好地貼合。金剛石狀表面也提供有附加附加材料涂布、沉積或粘合在其上的基質。
金剛石狀表面可沉積在部分基質上。可在沉積金剛石狀薄膜之前遮蔽部分基質。按照這一方式，未涂布的區域更易于進行諸如熔融拼接或裂開之類的后續操作。
現參考附圖1A、1B和1C，說明了根據本發明用金剛石狀薄膜涂布的光纖10的截面。圖1A示出了沿光纖的長度方向的截面，圖1B示出了沿平面B-B’，在光纖寬度上的截面，和圖1C示出了沿平面C-C’，在光纖寬度上的截面。光纖10包括內部的玻璃纖維12，在其第一端14上被聚合物層16圍繞，而第二端18不具有聚合物層。一般地，最初用聚合物層16涂布全部玻璃纖維12，但這一聚合物層16的一部分從纖維12上剝離。金剛石狀薄膜20覆蓋聚合物層16，和部分玻璃纖維12未被聚合物層覆蓋。因此，金剛石狀薄膜20直接與至少部分纖維12和聚合物層16接觸。尤其是金剛石狀薄膜20覆蓋了過渡區域22，在此聚合物層16終止和暴露的(用金剛石狀薄膜涂布之前)纖維開始。金剛石狀薄膜通常厚約0.01-100微米。
具有金剛石狀薄膜22涂層的光纖10通常相對比較結實和有撓性，與不帶有金剛石狀薄膜的光纖相比，能更好地進行處理和進一步加工，如加入到光學外殼內。
圖2A和2B示出了具有進一步增強的光纖30，這些圖示出了與圖1A-1C所述的光纖類似的光纖，和它含有部分被聚合物涂層34以及金剛石狀薄膜36部分覆蓋的玻璃纖維32。另外，纖維32包括在部分金剛石狀薄膜36上沉積的金屬層38。可通過本領域已知的常規沉積方法施加金屬層，和一般在介于0℃至400℃的溫度下操作。可使用該金屬層將纖維32焊接到其它材料上，如將纖維32固定到光學外殼內。金屬可以多層沉積，如鎳的第一層和金的第二層。合適的金屬包括例如鎳、銅和金。類似地，金剛石狀薄膜可通過焊接、激光焊接或使用玻璃料粘結到其它組分上。
為了將聚合物-涂布的玻璃連接到其它表面上，焊接條件常太苛刻。焊劑可以是玻璃焊劑或金屬焊劑，且在介于150℃至450℃的溫度下操作。金剛石狀薄膜是可耐受這一溫度的耐用薄膜。
一般在類似的苛刻條件下使用的是玻璃料。通常在介于300℃至450℃的溫度下施加。激光焊接包括用強烈但局部的熱量將界面熔融在一起。被連接的界面表面經毫秒到數秒數量級的時間經歷高達且超過1000℃的溫度，這取決于要達到的結果。
現參考圖3A，示出了根據本發明構造的實例光學外殼40。光學外殼40含有部分被聚合物涂層44包裹的光纖42。聚合物涂層44通常包括例如丙烯酸酯材料。聚合物涂層44和外殼40內光纖的其余部分被金剛石狀薄膜46圍繞。另外，粘合材料48，如金屬、玻璃或環氧將金剛石狀薄膜46接合到周圍的模件50上，所述模件可以是例如激光模件。
現參考圖3B，示出了根據本發明構造的光學外殼52。光學外殼52含有位于中心的光纖54，它部分被聚合物涂層56覆蓋。金剛石狀薄膜58包圍聚合物涂層56和不具有聚合物涂層56的部分光纖54。氣密封的支持管60包圍著金剛石狀薄膜涂布的纖維。合適的支持管60包括例如玻璃管。所示實施方案的支持管60包括粘合劑62，如環氧材料，它提供了金剛石狀薄膜與支持管之間的粘結。粘合材料64如金屬、玻璃或環氧也將金剛石狀薄膜58與支持管60結合在一起。
本發明金剛石狀薄膜涂布的基質可用于許多光學和光電制品中。光電制品可包括光學制品，而所述光學制品包括用無定形金剛石狀薄膜涂布的光纖并任選地金屬化。特別有用的制品包括例如激光模件、光纖接頭、熱包裝外殼、光放大器模件、光開關模件、色散補償裝置、光學多路復用器/多路信號分離器單元和光接收機。本發明涂布的基質可用于為維持光學器件如激光器在恒定的操作溫度下，或為調節機械張力以保持密閉器件的光學性能在寬的操作溫度范圍內恒定而設計的光學外殼。
本發明的金剛石狀薄膜也可保護器件免受有害的環境因素的影響。例如，若光纖或密閉的激光器件材料不利地受到環境反應性物質如氧氣和水破壞的話，則激光模件的性能會嚴重下降。
在光纖進出激光模件或其它光學外殼之處形成氣密封接會保護密封的激光器或光電器件免遭腐蝕或其它化學降解，所述腐蝕或化學降解可縮短操作壽命并降低密封的光學器件的可靠性。直接施加到光纖表面上的金剛石狀薄膜可提供緊密的阻擋層防止濕氣和氧氣滲透。可設計這種金剛石狀薄膜緊密且氣密地粘結到基礎的光纖和連通密封材料如金屬焊劑的外殼這二者之上。金剛石狀薄膜也可使當加熱或冷卻時產生的機械應力導致的氣密封接的龜裂和破裂最小。在氣密性外殼上的光纖材料穿過點的密封處粘結在一起的不同材料的熱膨脹系數的差異有引起龜裂的傾向。金剛石狀薄膜也可用于非氣密封接件，如使用環氧將光纖膠結到外殼或器件的出口位置。金剛石狀薄膜為光纖表面提供了耐濕性和抗刮擦性的保護層，如果將環氧直接施加到裸露的光纖表面上，可對基礎的光纖和環氧提供更好的粘結。
B.金剛石狀薄膜各種金剛石狀薄膜適合于本發明。此處所使用的術語“金剛石狀薄膜”是指基本上或完全無定形的薄膜，該薄膜包括碳，和任選地包括一種或多種選自氫、氮、氧、氟、硅、硫、鈦和銅中的附加組分。在一些實施方案中可存在其它元素，如以上和以下所述，金剛石狀薄膜包括約25-100％原子的碳，和構成余量的任選的附加組分(此處的組成百分數的基準是指原子百分數)。該薄膜可以是無規共價互穿的網絡。本發明的無定形金剛石狀薄膜可含有原子簇，它產生短程有序，但基本上避免導致微觀或宏觀結晶的中程和遠程有序。
數類特殊共價鍵合的金剛石狀薄膜可用于本發明。其中的最簡單的是金剛石狀碳(DLC)薄膜，它包括碳和最多約70％的氫，優選約10-約70％。在DLC薄膜中，氫促進金剛石狀四面體的粘結。通過添加氫減小薄膜內的雙鍵和雙鍵的共軛，從而增加DLC薄膜的光學透明度。
另一類合適的金剛石狀薄膜包括金剛石狀網絡(DLN)。在DLN中，無定形碳基網絡除氫以外摻雜有其它元素。這些可包括氟、氮、氧、硅、銅、碘、硼等。DLN通常含有至少約25％的碳。通常，為了保證薄膜的金剛石狀本性，一種或多種附加元素的總濃度較低(小于約30％)，但最多可以約50％。
又一類有用的金剛石狀薄膜材料是金剛石狀玻璃(DLG)，其中無定形碳結構如同玻璃中一樣，包括大量的硅和氧，然而仍保留金剛石狀性能。在這些薄膜中，以不含氫為基礎，存在至少約30％碳，大量硅(至少約25％)，和不大于約45％的氧。相當高含量硅和顯著量的氧和大量碳的獨特組合使得這些薄膜高度透明，而且還有撓性(與玻璃不一樣)。
以不含氫為基礎，適合于本發明的金剛石狀薄膜通常包括至少約25％原子的碳，約0-約50％原子的硅，和約0-約50％原子的氧。在一些方案中，該薄膜包括約25-70％原子的碳，約20-約40％原子的硅，和約20-約40％原子的氧。在另一方案中，以不含氫為基礎，該薄膜包括約30-約36％原子的碳，約26-約32％原子的硅，和約35-約41％原子的氧。在共同未決的申請USSN09/519449中進一步公開了合適的金剛石狀薄膜。
另外，一類互穿金剛石狀薄膜可用于本發明。這些金剛石狀薄膜被稱為DYLYN，是兩種材料的互穿體系。在例如美國專利No.5466431中公開了這些互穿金剛石狀薄膜。
根據本發明制造的薄膜可具有各種透光性能。根據應用，該薄膜可在各種頻率下增加透射性能。
事先在基質上沉積金剛石薄膜，所得到的金剛石薄膜具有與本發明的金剛石狀薄膜顯著不同的性能，這是由于在特定材料內碳原子的排列和分子間化學鍵導致的。通過紅外(IR)和核磁共振光譜(NMR)確定分子間化學鍵的類型與用量。碳沉積物含有基本上兩類碳-碳化學鍵三角形的石墨鍵(sp2)和四面體金剛石鍵(sp3)。金剛石基本上完全由四面體鍵組成，而金剛石狀薄膜由約50-90％的四面體鍵組成，和石墨基本上全部由三角形的鍵組成。
含碳薄膜的結晶性和化學鍵的本性決定了沉積物的物理和化學性能。金剛石是結晶的，而本發明的金剛石狀薄膜是非晶的無定形材料，這可通過X-射線衍射來測定。金剛石基本上是純碳，而金剛石狀薄膜可含有顯著量的附加組分(對于單一的非碳組分來說，最多約50％原子，和對于所有附加的非碳組分的結合來說，最多約75％原子)。可通過燃燒分析來測定這些原子百分數。
在環境壓力下金剛石具有最高的堆積密度，或克原子密度(GAD)。它的GAD是0.28克原子/cc。無定形金剛石狀薄膜的GAD范圍為約0.20-0.28克原子/cc。相反，石墨的GAD為0.18克原子/cc。無定形金剛石狀薄膜的高堆積密度提供優良的抗液體或氣體材料擴散性能。由材料的重量和厚度的測量值計算克原子密度。“克原子”是指以克為單位表達的材料的原子重量。
無定形金剛石狀薄膜是金剛石狀的，這是因為除了與金剛石相類似的前述物理性能之外，它們還具有金剛石的許多理想的性能如硬度極大(1000-2000kg/mm2)、高電阻(109-1013Ω-cm)、低摩擦系數(0.1)和在寬的波長范圍內的透光度(在400-800nm范圍內小于0.1的消光系數)。
在生產金剛石狀薄膜過程中，可將各種附加組分摻入到基礎無定形碳或碳和氫體系中。可使用這些附加組分，改變并提高金剛石狀薄膜賦予基質的性能。例如，可能進一步提高阻擋層和表面性能。該附加組分可包括下述元素的一種或多種氫(若不是已經摻入的話)、氮、氧、氟、硅、硫、鈦或銅。其它附加的組分也可起良好的作用。添加氫促進四面體鍵的形成。添加氟在提高金剛石狀薄膜的阻擋層和表面性能方面尤其有用，包括在不相容基體內的分散能力。添加硅和氧傾向于改進金剛石狀薄膜的透光度和熱穩定性。可利用添加氮提高抗氧化性和增加導電率。添加硫可提高粘結。添加鈦傾向于增加粘結以及擴散和阻擋性能。
可采用一些步驟制備在高溫條件下更穩定的金剛石狀薄膜。較薄的金剛石狀薄膜通常在高溫條件下更耐久。已發現，厚度介于1至2微米的薄膜比厚度介于2至3微米的薄膜顯著地更耐用。
另外，已發現預清洗的基質可提高金剛石狀薄膜的高溫耐久性。已發現，若沉積在通過用氧等離子預處理清洗過的基質上，金剛石狀薄膜更耐用。。此外，已發現，如果將玻璃基質在2.5kW的功率下，在氧等離子下暴露2分鐘來預清洗施加到玻璃基質上的金剛石狀薄膜，比在1kW的功率下用氧等離子預清洗15秒的基質上的薄膜更耐用。
同樣，已發現，對沉積的金剛石狀薄膜的后處理退火可提高薄膜的高溫穩定性。已發現，通過在15-30分鐘內將其溫度從室溫升高到460℃進行緩慢退火，隨后短時間地暴露于460℃的溫度下時，可得到耐用的薄膜。若隨后金屬化薄膜或用焊劑或玻璃料粘結到另一表面上，則可暴露于這一溫度之下。
C.形成金剛石狀薄膜的裝置附圖示出了本發明的金剛石狀薄膜沉積基質的制備裝置。圖4示出了在基質的一側或兩側上形成金剛石狀薄膜的體系70。體系70包括電極72，其中一個或多個電極用RF為動力來驅動(通常僅一個電極用動力來驅動，但可以用動力來驅動兩個電極，以便它們的位相相差180度，和具有本領域已知的推挽式結構)，和接地的反應室74(它充當接地電極)，其表面積大于接電電極72。基質76靠近至少一個接電電極放置，在各接電電極周圍形成離子鞘，和在離子鞘上建立大的電場。
例如在開口78處，在連接到反應室74的泵組處，通過真空泵抽吸反應室74，除去大部分空氣。鋁是優選的反應室材料，因為它具有低的濺射量，這意味著幾乎沒有來自反應室表面的金剛石狀薄膜污染。然而，可使用其它合適的材料，如石墨、銅、玻璃或不銹鋼。
應注意的是，反應室74可以是提供可控環境的任何裝置，該裝置能抽真空、在抽真空之后含有引入的氣體、由氣體產生等離子、離子加速和進行薄膜沉積。在圖4所示的實施方案中，反應室74具有外壁，其構造方式足以允許反應室內部抽真空和含有產生等離子的流體、離子加速和薄膜沉積。在反應室的入口和出口處通過兩個低真空泵(未示出)維持真空，其中一個低真空泵在位置88處連接和另一個在位置89處連接。
同樣，在所示的方案中，基質76是具有源線圈94和目的線圈96的長纖維。在操作中，基質76從源線圈94出發，經過電極(和進入靠近接電電極的離子鞘內)，和到達目的線圈96。任選地在反應室74內或在反應室74之外密封這些線圈94、96，只要可在反應室內維持低壓等離子即可。在一些實施方案中，如當光學玻璃纖維具有在其上沉積的金剛石狀薄膜時，在拉伸爐內，從氧化硅壓片中連續拉伸該纖維，然后送入等離子室，在此室內沉積金剛石狀薄膜。
由儲罐通過入口管道供應所需的工藝過程氣體。氣流通過反應室分配。密閉反應室并部分抽真空到除去可能污染金剛石狀薄膜的物質所需的程度。所需的氣體(例如含碳或含烴氣體)以所需的流速引入到反應室74內，所述流速取決于反應器的尺寸和反應器內基質的數量。該流速必須足以建立對進行等離子沉積來說合適的壓力，通常0.13Pa-130Pa(0.001托-1.0托)。對于內徑約55cm和高度20cm的反應器來說，流速通常為約50-約500標準立方厘米/分鐘(sccm)。
借助電源(例如在0.001-100MHz的頻率范圍內操作的RF發生器)，通過在反應室內向氣體提供功率，來生成并維持等離子體。為了獲得有效的功率偶合(即，其中反射功率占入射功率的小部分)，借助包括兩個可變電容器和感應器的匹配網絡(獲自RF PowerProducts，Kresson，NJ，型號#AMN 3000)，等離子負載的電阻可與電源相匹配。可在Brian Chapman，Glow Discharge Processes，153(John Wiley &Sons，New York1980中找到這些網絡的說明。
RF電源以0.01-50MHz，優選13.56MHz范圍或其任何整數(例如1、2或3)倍數的典型頻率驅動電極。這一RF功率被供應到電極上，在反應室內由烴氣體產生富含碳的等離子體。RF電源可以是RF發生器如通過網絡連接到電極上的13.56MHz的振蕩器，它起到使電源的電阻與輸電線的電阻(它通常為50歐姆電阻)相匹配的作用，以便有效地將RF功率輸送通過共軸的輸電線。盡管來自RF電源的可接受頻率范圍可以足夠高到在較小的電極上形成大的直流電(DC)自偏壓，但不應當高到在所得等離子體中產生駐波，駐波對金剛石狀薄膜的沉積是無效的。
當向電極施加RF功率時，產生等離子。在RF-生成的等離子體中，能量通過電子被偶合到等離子體內。等離子體充當電極之間的電荷載流子。等離子體可填充整個反應室，且通常以有色的云狀而可見。在不對稱的結構中，較高的自偏壓電壓出現在較小的電極上。這一偏壓通常在100-2000伏特范圍內。該偏壓引起在富含碳的等離子體內的離子向電極加速，從而形成離子鞘。離子鞘圍繞電極以較暗的區域出現。在離子鞘內，這些加速離子在基質上形成富含碳的沉積物。
離子鞘的厚度范圍通常為約1mm(或更低)到50mm，這取決于所使用的氣體的類型與濃度、施加的壓力、電極的相對尺寸(可存在一種或多種接電電極和一種或多種接地電極)。例如，減壓將增加離子鞘的厚度，如同具有不同尺寸的電極一樣。當電極具有不同的尺寸時，圍繞較小的電極形成較大(即較深)的離子鞘。一般地，電極尺寸的差別越大，離子鞘尺寸的差別越大。同樣，在離子鞘上增加電壓將增加離子的轟擊能。
在接電電極和接地電極之間的優選電極表面積之比為2∶1到4∶1，和更優選3∶1到4∶1。在較小電極上的離子鞘將隨該比例的增加而增加，但超過4∶1的比例則幾乎不會有另外的益處。反應室本身可充當電極。本發明的優選結構包括在接地反應室內的接電電極，所述接地反應室具有2-3倍接電電極的表面積。
金剛石狀薄膜的沉積通常以約1-100mm/秒(約10-1000埃/秒(A/秒))的速度范圍內，取決于包括壓力、功率、氣體濃度、氣體類型、電極的相對尺寸等條件。一般地，沉積速率隨功率、壓力和氣體濃度的增加而增加，但速率將接近上限。
圖5示出了根據本發明構造的裝置的替代設計，它示出了通過泵組(未示出)除去空氣的室100。通過該室的至少一個壁注入形成等離子體的替代氣體。纖維基質102靠近RF-驅動的電極104、106放置。電極104、106通過特氟綸特氟綸支架108、110與室100絕緣。
D.金剛石狀薄膜的沉積方法本發明一方面進一步涉及在基質上沉積金剛石狀薄膜的方法，它包括在玻璃基質上沉積金剛石狀薄膜。在一些具體的實施方案中，該方法包括在可抽真空的反應室內提供具有兩個電極的電容偶合反應器體系。該室被部分抽真空，并向一個電極施加射頻功率。在電極之間引入含碳源，在靠近電極處形成包括反應性物質的等離子體，和還在靠近至少一個電極處形成離子鞘。將玻璃基質暴露于靠近電極的離子鞘內的反應性物質中，在基質上形成金剛石狀薄膜。所述的條件導致包括金剛石狀共價結構的薄膜，該結構以不含氫為基礎，包括至少30％原子的碳，0-50％原子的硅，和0-50％原子的氧。
任選地，通過本領域已知的方法預清洗玻璃基質，除去可能干擾金剛石狀薄膜粘合力的污染物。有用的預清洗方法是將基質暴露于氧等離子體中。對于該方法，維持1.3Pa(10微托)和27Pa(200微托)的減壓氧氣。用介于0.50kW和3.0kW之間的功率水平產生等離子體。等離子體暴露時間可以最多數分鐘，這取決于對隨后的處理或其最終應用而言使制品更穩定的需要。或者，可使用其它氣體，例如氬氣、空氣、氮氣或氨氣或其混合物。
本發明方法的至少一個方面，由含碳，和在大多數情況下含附加組分的氣體，通過基質上等離子沉積，沉積而得到金剛石狀薄膜。在減壓(相對于大氣壓)和控制的環境下發生沉積。在反應室內，通過向含碳的氣體施加電場產生富含碳的等離子體。薄膜將沉積在其上的基質固定在反應器內的容器中。
在等離子體內的物質在基質表面上反應以形成共價鍵，從而在基質表面上形成無定形金剛石狀薄膜。在本發明方法的過程中，可將多個基質同時暴露于沉積等離子體下。基質可固定在或穿過在真空室內的容器，所述真空室能維持產生金剛石狀薄膜沉積的條件。也就是說，該室提供便于控制的環境，包括壓力、各種惰性和反應性氣體的流速、施加到接電電極上的電壓、在離子鞘上的電場強度、含反應性物質的等離子體的形成、離子轟擊的強度和由反應性物質沉積金剛石狀薄膜的速度。
在沉積工藝之前，對該室抽真空到除去空氣和任何雜質所需的程度。可使惰性氣體(如氬氣)進入真空室內以改變壓力。一旦對該室抽真空，可使含碳物質(和通常氫)，和任選可沉積附加組分的物質允許在室內，和當施加電場時，形成等離子體，由所述等離子體沉積無定形金剛石狀薄膜。在金剛石狀薄膜沉積的壓力和溫度，通常是0.13-133Pa(0.001-1.0托)(本文所述的所有壓力是表壓)和小于50℃，含碳物質和由其可獲得任選組分的物質以蒸氣形式存在。
對于在金剛石狀薄膜內碳和氫的沉積來說，尤其優選烴，包括乙炔、甲烷、丁二烯、苯、甲基環戊二烯、戊二烯、苯乙烯、萘和甘菊環，也可使用這些烴的混合物。也可將含有任選附加組分的氣體引入到反應室內。具有低離子化電勢，即10eV或更低的氣體通常用于金剛石狀薄膜的有效沉積。
在沉積工藝過程中，附加的任選金剛石狀薄膜組分，包括一種或多種氫、氮、氧、氟、硅、硫、鈦或銅可以以蒸氣形式引入到反應室內。通常，即使當附加組分的原料是固體或液體時，在反應室內的減壓將引起原料汽化。或者，附加組分可夾雜在惰性氣體流內。，可在含碳或含烴氣體維持等離子體和/或在終止含碳或含烴氣體的流動之后將附加組分加入到室內。
氫源包括烴氣體和分子氫(H2)。氟源包括諸如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、全氟丁烷(C4F10)、C2F6、C3F8和C4F10之類的化合物。硅源包括SiH4、Si2H6、四甲基硅烷和六甲基二硅氧烷。氧源包括氧氣(O2)、過氧化氫(H2O2)、水(H2O)和臭氧(O3)。氮源包括氮氣(N2)、氨(NH3)和肼(N2H6)。硫源包括六氟化硫(SF6)、二氧化硫(SO2)和硫化氫(H2S)。銅源包括乙酰丙酮化銅。鈦源包括鹵化鈦如四氯化鈦。
要獲得離子轟擊離子鞘是必要的，進而，需要離子轟擊生產致密堆積的金剛石狀薄膜。在Brian Chapman，Glow Discharge Processes，153(John Wiley & Sons，New York1980)中找到形成離子鞘的說明。
當使用兩個接電電極時，電極可具有相同或不同的尺寸。若電極具有不同的尺寸和由獨立的電源驅動，則較小的電極將具有較大的離子鞘。不對稱結構在圍繞較小電極的離子鞘上產生較高的電壓電勢。對于本發明的一些實施方案來說，由于基質需要位于離子鞘內，以便受益于在離子鞘內出現的離子轟擊效果，所以可優選在至少一個電極上建立大的離子鞘。
對于平面基質來說，可通過將基質與接電電極直接接觸放置，在平行板反應器內實現致密金剛石狀碳薄膜的沉積，其中制造所述接電電極比接地電極小。這使基質的作用類似于電極，這是由于在接電電極與基質之間的電容偶合導致的。這些公開在M.M.David等的PlasmaDeposition and Etching of Diamond-Like Carbon Films，AIChEJournal，vol.37，No.3，p367(1991)。在細長基質的情況下，任選地將基質連續牽引通過真空室，同時在接電電極上放置連續的RF場，和在該室內存在充足的含碳氣體。利用兩個低真空泵，在該室的出入口處維持真空。結果是在細長基質上連續富含碳的蒸氣沉積薄膜，和基本上僅在基質上。
任選地，可將金剛石狀薄膜進行后處理，使薄膜退火。一般地，通過將薄膜暴露在400℃至500℃的溫度下實現退火。溫度逐漸從環境溫度升高到比薄膜預期將要暴露的溫度要高的高溫。
在通常與隨后的焊接或金屬化操作有關的高溫條件下，退火的膜更耐用。
E.實施例可通過下述實施例闡述本發明，其中包括評價和表征實施例中生產的金剛石狀薄膜所使用的所述方法。
焊劑牽引試驗使用金/錫低共熔焊劑，將金屬化DLN涂布的纖維樣品焊接到扁平銅制基質上。當焊劑固化時，將焊接端夾緊在Chatillon牽引測試機上，和纖維的自由端繞軸柄纏繞。以12.7mm/min(0.5in/min)的速度牽引樣品直到破壞。在斷裂點處的受力記錄為焊劑牽引試驗斷裂點。
等離子體反應器的說明反應器1；在為纖維基質特別設計的定制-構建的等離子體反應器中，沉積金剛石狀網絡(DLN)薄膜。如圖4所圖示，該反應器包括具有兩個線形鋁電極的垂直鋁室。電極平均610mm(24英寸)長和38mm(1.5英寸)寬，它沿該室的線形軸布置，以交錯的方式排列，一個在另一個之上，即沒有垂直地排成直線。電極的面側和背側用聚醚酰亞胺(以Ultem獲自Union Carbide)絕緣，并用由鋁制造的接地板分開覆蓋，以便僅僅電極的前側被活性地暴露于等離子體下。用帶有匹配網絡(獲自Comdel Inc.的CPM-1000)和控制器(獲自Comdel Inc.的Model MatchPro CPM)的RF電源(獲自ComdelInc.，Beverly，Massachusettes的Model CX1250型號)驅動電極，將四甲基硅烷(TMS)和氧氣通過質量流量控制器(獲自MKSInstruments，Andover，Massachusetts)引入到沉積室內，并通過用機械泵(獲自Edwards High Vacuum的Model E2M80)返回的羅茨風機(rootsblower)(獲自Edwards High Vacuum，Sussex，英國的Model EH1200)泵送。通過節流閥和控制器(分別獲自MKS Instruments的Models 653和600系列)控制室內壓力。纖維基質從環境條件通過不同泵送孔隙板進入室內。使用低真空泵以維持真空室出入口處的真空。
反應器2對商業的平行板電容偶合的等離子體反應器(以Model2480商購于St.Petersburg，Florida的Plasma Therm)進行改性，并用于使DLN涂布的纖維接觸氧等離子體。該反應器，其橫截面如圖5所示，包括含接電電極的接地室電極。該室形狀為圓柱形，其內徑為762mm(30英寸)和高度為305mm(12英寸)。直徑為686mm(27英寸)的環形電極安裝在內側并與匹配網絡和3kW的RF電源相連，所述RF電源在13.56MHz的頻率下操作。通過用機械泵返回的羅茨風機泵送該室。除非另有說明，在室內的基礎壓力為0.67Pa(5微托)。工藝過程的氣體或通過質量流控制器或通過針閥計量到該室內。使用位于等離子體反應器的接電電極上的基質進行所有的等離子體沉積和處理。
金屬化裝置使用帶有磁攪拌器的熱板加熱并循環電鍍溶液。光纖端浸漬在電鍍溶液內，施加金屬沉積物。使用DC電源實現電鍍，其中將該纖維設定為陰極和將鉑化的鈮網用作陽極。
實施例1該實施例闡述了DLG薄膜作為外殼材料用纖維的效果。
使用丙烯酸酯-涂布的光纖(包括具有純氧化硅包層的鍺-摻雜的氧化硅光芯，該光芯是玻璃纖維的最里面的部分且具有比純氧化硅更高的折射指數，以便可發生總的內反射，使該結構可作為光纖)制造10個樣品，其芯的平均直徑為5-10μm，包層直徑為125μm，和丙烯酸酯涂層直徑為250μm，(該纖維以Part No.CS-00-5001獲自3MCompany-Optical Components Program，West Haven，Connecticut)。將6cm長的纖維部分先后浸漬在發煙硫酸(在175℃下)和浸漬在水中，洗提(strip)纖維。對于各樣品，纖維部分浸沒在各液體內約30秒。
使用等離子體反應器1在纖維上沉積薄膜。將部分洗提的纖維和相鄰的丙烯酸酯涂布的纖維安裝到樣品夾上，其中洗提部分和相鄰的丙烯酸酯涂布的部分二者均位于自由的間距內，即不與任何其它表面機械接觸。樣品夾靠接電電極安裝。通過使用氧等離子體，在13.3Pa(150微托)和200瓦下，預清洗遠離電極的纖維表面15秒。在清洗第一側之后，打開該室，樣品夾突然向上彈起，密封該室，并類似地預清洗另一側。在氧等離子體清洗之后，通過將各纖維的每一側暴露于等離子體7分鐘，DLG薄膜沉積在纖維表面上。由四甲基硅烷(TMS，以液體形式獲自Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin)和氧氣(以集氣筒形式獲自Oxygen Service Company，Minneapolis，Minnesota)的混合物形成等離子體。壓力和功率分別維持在40Pa(300托微托)和200瓦下。在10Hz的頻率下，在90％的工作循環下，脈沖等離子體。TMS和氧氣的流速分別為150標準立方厘米/分鐘(sccm)和100sccm，結果導致TMS對氧氣之比為1.5。等離子處理得到在洗提部分、丙烯酸酯涂布的部分和丙烯酸酯涂層終止處的逐步交叉區域上具有目標厚度介于2至3微米的DLG薄膜。
用電子顯微鏡測量與比較試驗相比纖維上DLG薄膜的厚度。對于不同的工藝條件來說，厚度范圍為2.0-5.0微米，但對于單一的纖維看起來是均勻的。
然后用2微米鎳，接著0.3微米金金屬化DLG涂布的樣品。使用常規的無電鍍膜技術沉積鎳，和由可商購的浸漬金溶液施加金。
在金屬化之前，盡管檢測時DLG涂層看起來是均勻的，在金屬化之后，當用焊劑牽引試驗測試，以確定焊劑牽引斷裂點時，DLG涂層在局部區域脫層。看起來這是由金屬化工藝過程中的DLG薄膜受熱而引起的。
實施例2該實施例說明可制造具有增加的高溫耐久性的DLG。
使用預清洗步驟，類似于實施例1的沉積步驟，和后退火步驟，在Pyrex玻璃片上沉積DLG薄膜。粘合帶放置在各玻璃片表面的一部分上，以提供未涂布的表面積，用于沉積厚度的測量。在8.6至9.3Pa(65至70微托)和2599瓦下，使用氧等離子體，進行2分鐘預清洗，其中氧氣流速為100sccm。
以類似于實施例1的方式進行在清潔載片上的DLG薄膜沉積，所不同的是使用等離子體反應器2和變化一些工藝條件。TMS和氧氣的流速分別為150sccm和100sccm。壓力和功率分別維持在40Pa(300微托)和150瓦下，清潔的載片與等離子體接觸10分鐘。除去粘合帶，使用獲自Tencor，Mt.View，Califomia的Alpha-Step 500 Surface Profiler測量到沉積厚度為約2微米。
然后，將涂布的玻璃片在熱板上加熱30分鐘，使溫度緩慢提高到約450℃(使用在載片之一上的焊球內放置的熱電偶來測量)對其進行后退火。然后從熱板上除去該樣品并空氣-冷卻到室溫。
將樣品進行快速加熱，以評價后退火的DLG薄膜的高溫穩定性。將樣品放回至已預熱到450℃的熱板上。在數秒內樣品達到450℃。然后取出它們并放置在冷水中。載片未涂布的一側龜裂，但DLG層仍保持完整。
實施例3該實施例說明可進行后等離子體處理。
如同實施例1一樣，使用等離子體反應器1，在部分洗提的纖維上沉積DLG薄膜。然后，在等離子體反應器2中，用氧等離子體處理DLG薄膜。在壓力為9.3Pa(70微托)的反應器容器內，使用500sccm的氧氣流速和2000W的電極功率，形成氧等離子體。進行75秒的處理。然后樣品突然向上彈起，和再處理75秒。如實施例1所述進行金屬化。
實施例4該實施例闡述了可通過在酸-洗提的光纖上沉積DLG薄膜，金屬化DLG表面，然后將金屬化纖維焊接到金屬連通套管的試驗外殼內，制造氣密外殼。
在自建的管式等離子體沉積室(它包括0.5英寸(1.25cm)直徑×60英寸(150cm)長的玻璃管，和玻璃管之外的兩個電極)內，在三種玻璃纖維上沉積DLG(以各自獨立的步驟)。電極長5英尺且離該室0.063英寸放置。接電電極寬1英寸和接地電極寬3英寸。纖維是丙烯酸酯-涂布的光纖，其平均芯直徑為5-10微米，包層直徑為125微米，和丙烯酸酯涂層直徑為250微米(以Part No.CS-96-0110獲自3MCompany-Optical Transport Systems，West Haven，Connecticut)。在165℃下，在熱的硫酸浴中洗提掉丙烯酸酯，并隨后通過特氟綸惰輪線圈(idler spool)轉移到真空室內，其中所述惰輪線圈位于DLG沉積用的玻璃管軸線上。在沉積之前，在壓力38Pa(150微托)和rf功率300瓦維持的氧等離子體以預清洗各玻璃纖維2分鐘。通過維持75sccm四甲基硅烷和50sccm氧氣的流速來沉積DLG。壓力和功率分別維持在38Pa(300微托)和80瓦。在10Hz的頻率和90％的工作循環下，脈沖等離子體，使粉末的形成最小。DLG沉積時間為6分鐘。
在纖維退火室內以400℃/hr的速度從室溫驟升到400℃的溫度并回到室溫，使DLG-涂布的纖維之一退火。
通過在DLG涂層上直接沉積無電鎳，進行DLG涂布的纖維的金屬化，所述無電鎳來自商購的無電鎳溶液。電鍍鎳到0.3μm的厚度。在無電鎳鍍膜之后，在10安培/英尺2(ASF)(107.6安培/m2)的電流密度下，進一步用2.0μm的電解鎳金屬化已金屬化的纖維。在鍍鎳之后，在6ASF(64.6安培/m2)的電流密度下，用3.0μm的的電解金金屬化該纖維。
使用金-錫低共熔焊劑(Au80/Sn20)，將每種金屬化DLG涂布的纖維焊接到由KOVAR(獲自Carpenter TechnologyCorporation，Wyomissing，PA的真空熔融的Fe-Ni-Co低膨脹合金)制造的鍍金套管內。經約3秒的時間段，電阻加熱KOVAR套管到300-350℃的溫度，進行焊接。在此時間段，將直徑30mil(762微米)的金-錫焊線靠著KOVAR管的內壁連接，以填充金屬化纖維與鍍金的KOVAR管之間的體積。為了防止焊接過程中焊劑和鍍金套管的氧化，使用流速為8標準立方英尺/小時(6.29×10-5m3/s)的氮氣覆蓋焊接區域。
使用獲自Varian，Palo Alto，California的氦檢漏器，測試焊接的纖維/套管外殼的氣密性。使用含可壓縮的O形環墊片的常規裝置，繞KOVAR套管產生密封。當檢漏器的真空壓力穩定時，用氦浸沒KOVAR套管的焊接區域并測量泄漏速度。對于所制備的三種樣品中的每一種來說，泄漏速度小于1×10-9大氣壓cc/secHe。氣密外殼的典型泄漏速度為1×10-8大氣壓cc/secHe的數量級。
現已描述了本發明的特征、發現和原理，在所附的權利要求中列出了按照其構造和使用本發明方法和裝置的方式、結構特征和所得有益的、新型且有用的結果，新型且有用的結構、裝置、元件、排列、部件和結合。
權利要求
1.一種光學和光電制品，它包括光學玻璃基質；靠近光學玻璃基質的聚合物基質；和沉積在至少部分玻璃基質和至少部分聚合物基質上的無定形金剛石狀薄膜。
2.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜選自金剛石狀碳、金剛石狀玻璃、金剛石狀網絡、互穿金剛石狀納米復合材料，及其結合。
3.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜以不含氫為基礎包括至少約25％原子的碳，約0-約50％原子的硅，和約0-約50％原子的氧。
4.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜以不含氫為基礎包括約30-約70％原子的碳，約20-約40％原子的硅，和約20-約40％原子的氧。
5.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜的平均厚度為約0.01-約100微米。
6.權利要求1的制品，其中所述玻璃基質是波導管。
7.權利要求6的制品，其中所述的波導管是光纖。
8.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜在玻璃基質與聚合物基質之間提供氣密封接。
9.權利要求1的制品，其中所述的金剛石狀薄膜在高于300℃的溫度下是穩定的。
10.權利要求1的制品，其中在所述金剛石狀薄膜上進一步包括至少一層涂層。
11.權利要求10的制品，其中最外層的涂層是玻璃焊劑、金屬或聚合物組合物。
12.權利要求11的制品，其中所述的金屬包括鎳的第一層和金的第二層。
13.權利要求1的制品，其中所述的聚合物基質選自環氧、硅氧烷、聚酰亞胺、丙烯酸酯、氟化聚合物，及其結合。
14.權利要求1的制品，其中制品選自激光模件、光放大器模件、光纖接頭、熱包裝外殼、光放大器模件、光開關模件、色散補償裝置、光學多路復用器/多路信號分離器單元或光接收機。
15.權利要求1的制品，其中進一步包括在至少部分無定形金剛石狀薄膜上沉積的涂層；和密閉至少部分無定形金剛石狀薄膜的外殼。
16.權利要求15的光學制品，其中進一步包括將外殼粘結到無定形金剛石狀薄膜上的連接裝置。
17.權利要求15的光學制品，其中所述的涂層是金屬或聚合物涂層。
18.權利要求16的光學制品，其中所述的連接裝置是焊劑、玻璃料或激光焊。
19.在玻璃和聚合物基質上沉積金剛石狀薄膜的方法，該方法包括a.在可抽真空的反應室內提供電容式耦合的反應器體系，該體系包括至少一個接地電極和一個接電電極；b.將該室至少部分抽真空；c.將射頻功率施加到至少一個電極上；d.將含碳源引入到室內，在靠近電極處形成包括反應性物質的等離子，和在靠近至少一個電極處進一步形成離子鞘；和e.將含玻璃基質和相鄰的聚合物基質的制品暴露于離子鞘內的反應性物質中，在玻璃基質與聚合物基質相鄰的至少一部分處形成金剛石狀薄膜。
20.權利要求19的方法，其中進一步包括在形成金剛石狀薄膜之前預清洗該制品的步驟。
21.權利要求19的方法，其中進一步包括金剛石狀薄膜的后退火步驟。
22.一種制造光學或光電制品外殼的方法，該方法包括；a.在可抽真空的反應室內提供包括至少兩個電極的電容式耦合的反應器體系；b.將該室至少部分抽真空；c.預清洗含玻璃基質和相鄰的聚合物基質的制品；d.將射頻功率施加到至少一個電極上；e.將含碳源引入到室內，在靠近電極處形成包括反應性物質的等離子，和在靠近至少一個電極處進一步形成離子鞘；和f.將含玻璃基質和相鄰的聚合物基質的制品的至少一部分暴露于離子鞘內的反應性物質中，在玻璃基質與聚合物基質相鄰的至少一部分處形成金剛石狀薄膜；g.將金剛石狀薄膜后退火；h.使至少一部分無定形金剛石狀薄膜涂布的基質金屬化；和i.將部分金屬附著到外殼上。
23.一種光學制品，該制品包括光學玻璃基質；在至少一部分玻璃基質上沉積的無定形金剛石狀薄膜；在金剛石狀薄膜上的至少一層涂層；和密閉至少一部分無定形金剛石狀薄膜的外殼。
全文摘要
本發明揭示了摻有無定形金剛石狀薄膜的光學和光電制品。具體地，本發明包括在兩種或多種相鄰基質上含有無定形金剛石狀薄膜的光學或光電制品，和本發明涉及制造光學與光電制品的方法。在一些方案中，以不含氫為基礎該薄膜包括至少約30％原子的碳，約0－約50％原子的硅，和約0－約50％原子的氧。另一實施方案包括含有無定形金剛石狀薄膜的光學或光電制品，該制品進一步用連接器件外殼用的金屬或聚合物材料涂布。
文檔編號C23C16/54GK1555497SQ02818239
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月19日 優先權日2001年9月19日
發明者德韋恩·L·拉布拉克, 布拉因·J·蓋茨, 布里翁·J·克朗克, 莫塞塞·M·大衛, 布拉因·K·納爾遜, 邁克·N·米勒, 詹姆士·F·布雷南三世, F 布雷南三世, J 克朗克, J 蓋茨, K 納爾遜, M 大衛, N 米勒, 德韋恩 L 拉布拉克 申請人:3M創新有限公司