專利名稱：在光盤表面沉積耐酸堿類金剛石薄膜的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及光盤表面覆膜方法，特別是光盤表面沉積類金剛石薄膜的方法，另外還涉及覆膜裝置。
背景技術：
光盤即高密度光盤(Compact Disc)是近代發展起來不同于磁性載體的光學存儲介質，用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質的方法存儲和再生信息，又稱激光光盤。光盤的發展歷程和紙的發明極大地促進了人類文明的進步，它記載了人類文明的發展史，造就了一批新興的工業。光盤基板材料是芳香聚碳酸酯，其分子的化學結構為^^K>tk，其結構中含有芳香環和羧基，不具有耐酸堿性。由于
是一種典型的聚合有機物，因此硬度低。類金剛石(DLC)薄膜具有高硬度、高化學穩定性、高紅外透過性、高耐磨性及低摩擦系數等一系列優異的性能，因而在機械、光學、聲學、電子以及磁介質保護等領域有著廣泛的應用前景。自上世紀80年代以來， 一直是各國鍍膜技術領域研究的熱點之一。介質阻擋放電(DBD)是一種可以在較高氣壓范圍內產生非平衡等離子體的放電方式。利用介質阻擋放電沉積類金剛石薄膜，是一種新穎的薄膜制備技術。該方法具有放電裝置簡單、低能耗、耗氣量小以及可以在室溫下實現多種基地上大面積鍍膜等優勢。近年來，國內外對DLC薄膜的耐腐蝕性能進行了廣泛的研究，但主要集中在DLC薄膜對不銹鋼耐腐蝕性能的影響。有關DLC薄膜對玻璃耐腐蝕性能的影響研究較少。對于利用介質阻擋放電等離子體增強化學氣相沉積(DBD-PECVD)法在光盤表面沉積類金剛石薄膜，并對薄膜耐耐酸堿測試還未見報到。
發明內容
本發明的目的是克服上述不足問題，提供一種在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，該方法簡單、節能成本低，另外本發明還提供一種在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的裝置，結構簡單，可實現在絕緣介質上沉積類金剛石薄膜，能耗低。
本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，利用中低頻介質阻擋高壓放電，使用小分子碳氫氣體，在較低氣壓條件下，以光盤作為沉積基底，在光盤表面沉積超硬類金剛石薄膜。
所述放電時保持壓力在500-1000Pa，放電沉積5-20分鐘，薄膜厚度控制在200-600nm左右，沉積結束后，停止放電，將放電室充氣，取出光盤。
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，清洗光盤表面。
所述清洗光盤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，清洗光盤表面，再進行放電沉積。
所述介質采用玻璃或石英等作為絕緣介質。
所述小分子碳氫氣體是指CH" C孔、C晶、C晶等小分子碳氫氣體。本發明在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的裝置，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分別開有入氣口和出氣口，入氣口與質量流量控制器連接，出氣口連接有真空機械泵。所述氣體間隙大小1 -1 Omm 。
本發明利用介質阻擋放電等離子體沉積薄膜，具有其獨特的優勢如
5放電方式簡單，能耗低，氣體流量低，可實現在絕緣介質上沉積。利用原 子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、耐酸堿測試等對薄 膜性能進行表征，分析薄膜沉積后光盤表面特性。薄膜對于光驅工作讀寫 激光波長在藍光和紅光均具有〉90%以上透過性。對于鍍膜后的光盤進行讀 寫測試，發現薄膜對于光盤正常工作不產生任何影響。本發明有效的提高 光盤表面的化學穩定性和機械性能。鍍膜的光盤表面平滑、均勻，經耐 鹽酸腐蝕試驗，沒有顯示任何破壞的跡象，主要是由于類金剛石薄膜 與鹽酸不發生化學反應，對光盤起到了保護作用。對未鍍膜和鍍膜后 的光盤同樣進行了耐硫酸、王水、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等測試， 均發現未鍍膜被這些溶液破壞，而鍍膜后的光盤具有很好的耐酸堿特 性。
設備成本低；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為本發明裝置縱剖面結構示意圖。
圖2為沉積在光盤基底上類金剛石薄膜掃面電子顯微鏡的斷面結構圖。
圖3為薄膜在350-900nm范圍內在玻璃表面的光透過性分析圖。 圖4為濃度為36. 5%鹽酸溶液處理過的未鍍膜的光盤掃描電子顯微鏡圖。
圖5為濃度為36.5%鹽酸溶液處理過的鍍膜光盤掃描電子顯微鏡圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。 如圖l所示的介質阻擋放電等離子體光盤表面類金剛石薄膜沉積裝 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)之間氣體間隙上產生等離子體(5)。氣體間隙大小在l-10mm之間可 調。清潔光盤(6)置于地電極上，作為沉積基底，等離子體產生的活性 物種沉積于光盤表面，形成類金剛石薄膜。玻璃介質(7)作為產生介質 阻擋放電的絕緣介質。放電氣體如Ar、 CH" C晶等由入氣口 (8)進入，由 出氣口 (9)排出。入氣口與質量流量控制器連接，氣體Ar、 CH4、 C孔等流 入質量流量控制器，由質量流量控制器控制氣體流速和氣體壓力；出氣口 連接有4L真空機械泵，用于排氣。沉積后，將腔體充氣，取出光盤。圖2 為光盤基底上沉積的薄膜在SEM觀察下的斷面微結構圖，薄膜厚度約為 600畫。
對在相同實驗條件下沉積在硅基底上類金剛石薄膜的硬度進行分析 發現，薄膜硬度可高達27GPa。圖3所示為薄膜在350-900nm范圍對于光透 過性，可見薄膜對于光驅工作讀寫激光波長在藍光和紅光均具有〉90%以上 透過性。我們對于鍍膜后的光盤進行讀寫測試，發現薄膜對于光盤正常工 作不產生任何影響。
圖4為使用36. 5%濃鹽酸溶液滴于未鍍膜與鍍膜的光盤表面，并放置于 空氣中5分鐘后利用掃描電子顯微鏡觀察所獲得的圖片。其中左圖為未鍍 膜的光盤，右圖為本發明表面沉積500mn鍍膜的光盤表面。很明顯，未鍍 膜的光盤表面具有明顯的傷痕，這是由于濃鹽酸與光盤基底材料聚碳酸酯 發生化學反應，造成光盤表面的破壞。本發明鍍膜的光盤表面平滑、 均勻，沒有顯示任何破壞的跡象，主要是由于類金剛石薄膜與鹽酸不 發生化學反應，對光盤起到了保護作用。對未鍍膜和本發明鍍膜后的 光盤同樣進行了耐硫酸、王水、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等測試， 均發現未鍍膜光盤均被這些溶液破壞，而本發明鍍膜后的光盤具有很 好的耐酸堿特性，保持良好性能不變。
權利要求
1、在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，其特征是利用中低頻介質阻擋高壓放電，使用小分子碳氫氣體，在較低氣壓條件下，以光盤作為沉積基底，在光盤表面沉積超硬類金剛石薄膜。
2、 根據權利要求l所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，其特征是放電時保持壓力在500-1000Pa，放電沉積5-20分鐘，薄膜厚度控制在200-600nm左右，沉積結束后，停止放電，將放電室充氣，取出光^* 。
3、 根據權利要求l所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，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，清洗光盤表面。
4、 根據權利要求l所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，其特征是清洗光盤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，清洗光盤表面，再進行放電沉積。
5、 根據權利要求l所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，其特征是介質采用玻璃或石英等作為絕緣介質。
6、 根據權利要求l所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，其特征是小分子碳氫氣體是指CH" C晶、GE,、 C扎等小分子碳氫氣體。
7、 在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的裝置，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分別開有入氣口和出氣口 ，入氣口與質量流量控制器連接，出氣口連接有真空機械泵。
8、根據權利要求7所述的在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的裝置，其特征是氣體間隙大小l-10mm。
全文摘要
本發明涉及光盤表面覆膜方法，在光盤上沉積耐酸堿類金剛石薄膜的方法，利用中低頻介質阻擋高壓放電，使用小分子碳氫氣體，在較低氣壓條件下，以光盤作為沉積基底，在光盤表面沉積超硬類金剛石薄膜。本發明利用介質阻擋放電等離子體沉積薄膜，具有其獨特的優勢如放電方式簡單，能耗低，氣體流量低，可實現在絕緣介質上沉積。薄膜對于光驅工作讀寫激光波長在藍光和紅光均具有＞90％以上透過性。對于鍍膜后的光盤進行讀寫測試，發現薄膜對于光盤正常工作不產生任何影響。本發明有效的提高光盤表面的化學穩定性和機械性能，鍍膜后的光盤具有很好的耐酸堿特性。
文檔編號C23C16/50GK101560648SQ20091001158
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月15日 優先權日2009年5月15日
發明者劉東平 申請人:大連民族學院光電子技術研究所