| 主权项 |
1.一种在物体表面沈积材料的方法,包括:将该物体放置于一个具备分离对电极与电解液的液槽中,该对电极分别为阴极与阳极,其中一极即由该物体构成;在阴极邻近区域的电解液中产生含待镀材料来源或先行物的气泡族团;在阴极与阳极之间施加一电位差,使得气泡区域形成辉光放电,从而气泡内产生离化分子气的等离子体;在上述条件下材料薄膜通过等离子电镀沈积在物体表面。2.如申请专利范围第1项的方法,其中该气泡产生包括下列方法中的一种或同时采用多种,即电解法,沸腾法,气穴法,混气法,通气法,化学反应法,电子和离子碰撞分解法。3.如申请专利范围第2项的方法,其中该气泡产生导致所述电极周围形成气泡壳,该壳的厚度在几个纳米到五十毫米之间。4.如申请专利范围第1项的方法,其中该气泡产生可由所采用的液态电解质中的组分产生,或出电解槽外部引入气体,蒸气或气体-液体的混合体产生。5.如申请专利范围第1项的方法,其中该气泡区域辉光放电是通过电极间所施加的电位差达到某一特定点之上实现的。6.如申请专利范围第5项的方法,其中该辉光放电可借助其他方法实施辅助,例如磁场,发射电子的热丝,镭射,微波,射频感应,和高频脉冲电源。7.如申请专利范围第1项的方法,其中该气泡内气体来自于电解液,在等离子过程中气泡内的物质产生电离,电解液提供了产生与包容等离子的环境。8.如申请专利范围第7项的方法,其可在普通大气压环境下广泛实施,虽然气泡内压可与普通大气压有偏差。9.如申请专利范围第1项的方法,其中该电解液,包括下列组成,即液态载体,待镀源材料或先行物,导电体。10.如申请专利范围第9项的方法,其中该电解液组成,进一步包括下列添加剂,即改善电解液电导的添加剂,降低电解液表面张力的表面活性剂,提高材料沈积速率的催化剂,以及改善沈积过程与沈积层性能的添加剂。11.如申请专利范围第10项的方法,其中该改善电解液电导的添加剂,包括在电解液中加入无机盐或有机盐。12.如申请专利范围第9项的方法,其中该待镀材料,是通过扩散和蒸发从液相中输运入气泡内,然后在气泡内因等离子形成而电离。13.如申请专利范围第1项的方法,其中该待镀物体所构成的电极为阴极,待镀材料为先进材料如碳,矽和钛。14.如申请专利范围第13项的方法,其中该待镀材料,包括用传统电镀技术可在工件表面镀出的金属。15.如申请专利范围第13项的方法,其中该阴极可以为长条状,而阳极由数个平板件构成,相对于阴极以一定距离,沿阴极周边放置。16.如申请专利范围第13项的方法,其中该阴极可以为具两个主要表面的平板件,而阳极由两个平板构成,各对应于阴极的一主要表面隔一定距离放置。17.如申请专利范围第1项的方法,包括自电解槽外部往电解液中输入气体或蒸气以形成气泡,此种气泡亦含将由等离子进行离化然后在物体表面沈积的材料。18.如申请专利范围第1项的方法,其中该液体容器,为带底和壁的长方形槽,电极自槽顶端开口处伸入电解液。19.如申请专利范围第1项的方法,进一步包括对电解液进行冷却,以散发因等离子反应产生的过热。20.如申请专利范围第19项的方法,其中该冷却包括从电解槽中抽出电解液,泵送入热交换器,然后返回槽中。21.一种在物体表面沈积材料的装置,包括一基本电解装置,它带有电解槽和称为阴极与阳极的分离对电极,电极侵入槽内,其中之一出待镀物体构成;带有槽内装盛的液态电解质;在阴极邻近产生气泡族团的设施,和在电极间施加电位差从而在某电极邻近形成辉光放电的设施,22.如申请专利范围第21项的装置,其中该产生气泡族团设施包括通过电解在电极表面析出气泡。23.如申请专利范围第21项的装置,其中该产生气泡族团设施包括采用超声波发生器将超声波传播到电解液中。24.如申请专利范围第21项的装置,其中该产生气泡族团设施包括通过电解液加热产生沸腾气泡。25.如申请专利范围第21项的装置,其中该在电极间施加电位差的设施包括采用输出电压在3000伏之下的电源。26.如申请专利范围第21项的装置,包括将电解槽进行分隔,从而形成沈积室与回圈室。27.如申请专利范围第26项的装置,包括将电解液抽出电解槽的回圈室,通过热交换进行冷却,然后再输回槽中的设施。28.如申请专利范围第21项的装置,进一步包括维持电解槽内电解液液面水平的设施,和调节电解液组分浓度的措施。29.如申请专利范围第21项的装置,包括带液相载体和待镀材料的材料来源或先行物的电解液。30.如申请专利范围第29项的装置,其中该电解液进一步包括至少加入了一种改善电解液电导的添加剂,或助泡剂,或pH値缓冲剂。31.如申请专利范围第21项的装置,其中该阴极采用导体材料,或涂复导电涂层的非导体材料。32.如申请专利范围第31项的装置,其中该阳极采用导体材料、如铝或石墨。图式简单说明:第1图所示为本发明相应的等离子电镀工艺原理示意;第2图所示为实施本发明的电解装置及辅助装置的布局示意;第3图所示为第2图中的电解槽附加超声波发生器以及气穴气泡的示意;第4图所示为电解槽中的电压-电流特性曲线;第5图所示为在电极之间施加电压时,环绕阴极所产生的气泡壳;第6图所示为电解槽中形成稳定辉光放电时的环绕阴极的气泡壳;第7图所示为电解槽中阴极与阳极设置一例的俯视图;第8图所示为电解槽中阴极与阳极设置另一例的俯视图;第9图所示为本发明相应的阴极镀碳后,沿样品长度方向呈现的不同区域;第10图所示为丝状阴极未镀前的扫描电镜表面形貌;第11图所示为第9图中阴极A区的扫描电镜表面形貌;第12图所示为第9图中阴极B及C区的扫描电镜表面形貌;第13图所示为第9图中阴极B及C区的高倍扫描电镜表面形貌;第14图所示为板状阴极上与第9A图区大略对应区域的扫描电境表面形貌;第15图所示为板状阴极上与第9B图区大略对应区域的扫描电境表面形貌;第16图所示为板状阴极上与第9C图区大略对应区域的扫描电镜表面形貌;第17图所示为第9图中阴极镀碳后的表面能谱分析结果;第18图所示为镀碳层的镭射拉曼谱;第19图所示为丝状阴极镀钛后的扫描电镜表面形貌;第20图所示为第19图中镀钛层的高倍扫描电镜表面形貌;第21图所示为第19图中的镀钛层的能谱分析结果;第22图所示为铜网阴极的镀钛层在透射电镜所附能谱仪上测定的成分;第23图所示为丝状阴极镀矽层的扫描电镜表面形貌;第24图所示为第23图中镀矽层的高倍扫描电镜表面形貌;第25图所示为第24图中镀矽层的能谱分析结果。 |
