本發(fā)明涉及內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法，屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在電弧離子鍍制備薄膜的過(guò)程中，由于弧斑電流密度高達(dá)2.5~5×10¹⁰A/m²，引起靶材表面的弧斑位置處出現(xiàn)熔融的液態(tài)金屬，在局部等離子體壓力的作用下以液滴的形式噴濺出來(lái)，附著在薄膜表面或鑲嵌在薄膜中形成“大顆粒”（Macroparticles）缺陷（Boxman R L, Goldsmith S. Macroparticle contamination in cathodic arc coatings: generation, transport and control [J]. Surf Coat Tech, 1992, 52(1): 39-50.）。在電弧等離子體中，由于電子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子的運(yùn)動(dòng)速度，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)大顆粒表面的電子數(shù)大于離子數(shù)，使大顆粒呈現(xiàn)負(fù)電性。相對(duì)于厚度級(jí)別為微米或亞微米的薄膜，尺寸在0.1-10微米的大顆粒缺陷就像PM2.5對(duì)空氣質(zhì)量的污染一樣，對(duì)薄膜的質(zhì)量和性能有著嚴(yán)重的危害。隨著薄膜材料和薄膜技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，大顆粒缺陷問(wèn)題的解決與否成為電弧離子鍍方法進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重制約了其在新一代薄膜材料制備中的應(yīng)用。

目前，為了解決電弧離子鍍方法在使用低熔點(diǎn)的純金屬或多元合金材料易產(chǎn)生大顆粒缺陷問(wèn)題，目前主要采用磁過(guò)濾的辦法過(guò)濾掉大顆粒，如中國(guó)專(zhuān)利用于材料表面改性的等離子體浸沒(méi)離子注入裝置（公開(kāi)號(hào)：CN1150180，公開(kāi)日期：1997年5月21日）中采用90°磁過(guò)濾彎管對(duì)脈沖陰極弧的大顆粒進(jìn)行過(guò)濾，美國(guó)學(xué)者Anders等人(Anders S, Anders A, Dickinson M R, MacGill R A, Brown I G. S-shaped magnetic macroparticle filter for cathodic arc deposition [J]. IEEE Trans Plasma Sci, 1997, 25(4): 670-674.)和河南大學(xué)的張玉娟等(張玉娟, 吳志國(guó), 張偉偉等. 磁過(guò)濾等離子體制備TiN薄膜中沉積條件對(duì)薄膜織構(gòu)的影響. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2004, 14(8): 1264-1268.)在文章中制作了“S”磁過(guò)濾彎管對(duì)陰極弧的大顆粒進(jìn)行過(guò)濾，還有美國(guó)學(xué)者Anders等人（Anders A, MacGill R A. Twist filter for the removal of macroparticles from cathodic arc plasmas [J]. Surf Coat Tech, 2000, 133-134: 96-100.）提出的Twist filter的磁過(guò)濾，這些方法雖然在過(guò)濾和消除大顆粒方面有一定效果，但是等離子體的傳輸效率損失嚴(yán)重，使離子流密度大大降低?；诩茨苓^(guò)濾大顆粒又能保證效率的基礎(chǔ)上，中國(guó)專(zhuān)利真空陰極弧直管過(guò)濾器(公開(kāi)號(hào)：CN1632905，公開(kāi)日期：2005年6月29日)中提出直管過(guò)濾的方法，但是這又降低了過(guò)濾效果。總之，相關(guān)的研究人員通過(guò)對(duì)比各種磁過(guò)濾方法（Anders A. Approaches to rid cathodic arc plasmas of macro- and nanoparticles: a review [J]. Surf Coat Tech, 1999, 120-121319-330.和Takikawa H, Tanoue H. Review of cathodic arc deposition for preparing droplet-free thin films [J]. IEEE Trans Plasma Sci, 2007, 35(4): 992-999.）發(fā)現(xiàn)電弧離子鍍等離子體通過(guò)磁過(guò)濾裝置后保持高的傳輸效率和消除大顆粒非常難以兼顧，嚴(yán)重影響著該技術(shù)在優(yōu)質(zhì)薄膜沉積中的應(yīng)用。另外在基體上采用偏壓的電場(chǎng)抑制方法，當(dāng)基體上施加負(fù)偏壓時(shí)，電場(chǎng)將對(duì)帶負(fù)電的大顆粒產(chǎn)生排斥作用，進(jìn)而減少薄膜表面大顆粒缺陷的產(chǎn)生。德國(guó)學(xué)者Olbrich等人（Olbrich W, Fessmann J, Kampschulte G, Ebberink J. Improved control of TiN coating properties using cathodic arc evaporation with a pulsed bias [J]. Surf Coat Tech, 1991, 49(1-3): 258-262.和Fessmann J, Olbrich W, Kampschulte G, Ebberink J. Cathodic arc deposition of TiN and Zr(C, N) at low substrate temperature using a pulsed bias voltage [J]. Mat Sci Eng A, 1991, 140: 830-837.）采用脈沖偏壓來(lái)取代傳統(tǒng)的直流偏壓，形成了一種新的物理氣相沉積技術(shù)——脈沖偏壓電弧離子鍍技術(shù)，不但大大減少了薄膜表面大顆粒的數(shù)目，還克服了傳統(tǒng)直流偏壓引起的基體溫度過(guò)高、薄膜內(nèi)應(yīng)力較大等問(wèn)題。大連理工大學(xué)的林國(guó)強(qiáng)等人（林國(guó)強(qiáng). 脈沖偏壓電弧離子鍍的工藝基礎(chǔ)研究 [D]. 大連理工大學(xué), 2008.和黃美東, 林國(guó)強(qiáng), 董闖, 孫超, 聞立時(shí). 偏壓對(duì)電弧離子鍍薄膜表面形貌的影響機(jī)理 [J]. 金屬學(xué)報(bào), 2003, 39(5): 510-515.）針對(duì)脈沖偏壓引起大顆粒缺陷減少的機(jī)理進(jìn)行了深入分析，通過(guò)對(duì)脈沖偏壓幅值、頻率和脈沖寬度等工藝參數(shù)的調(diào)整，可以改善電弧等離子體的鞘層運(yùn)動(dòng)特性，減少薄膜表面的大顆粒缺陷數(shù)目，提高薄膜的質(zhì)量，在實(shí)際的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但是仍不能完全消除大顆粒缺陷。國(guó)內(nèi)學(xué)者（魏永強(qiáng), 宗曉亞, 蔣志強(qiáng), 文振華, 陳良驥. 多級(jí)磁場(chǎng)直管磁過(guò)濾與脈沖偏壓復(fù)合的電弧離子鍍方法, 公開(kāi)號(hào)：CN103276362A，公開(kāi)日期：2013年9月4日）提出了多級(jí)磁場(chǎng)直管磁過(guò)濾與脈沖偏壓復(fù)合的電弧離子鍍方法，通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)過(guò)濾裝置來(lái)消除大顆粒缺陷并提升等離子體的傳輸效率，但是管內(nèi)壁的污染問(wèn)題和管內(nèi)壁上等離子體的損失沒(méi)有得到很好的解決，后期相關(guān)學(xué)者（魏永強(qiáng), 宗曉亞, 侯軍興, 劉源, 劉學(xué)申, 蔣志強(qiáng), 符寒光. 內(nèi)襯正偏壓直管的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法, 公開(kāi)號(hào)：CN105925940A，公開(kāi)日期：2016年9月7日）提出了內(nèi)襯正偏壓直管的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法來(lái)解決對(duì)管內(nèi)壁的污染問(wèn)題。還有學(xué)者提出了雙層擋板的方法（Zhao Y, Lin G, Xiao J, Lang W, Dong C, Gong J, Sun C. Synthesis of titanium nitride thin films deposited by a new shielded arc ion plating [J]. Appl Surf Sci, 2011, 257(13): 5694-5697.），研究了擋板間距對(duì)薄膜表面形貌、大顆粒清除效果及沉積速率的影響規(guī)律。還有學(xué)者（張濤, 侯君達(dá), 劉志國(guó), 張一聰. 磁過(guò)濾的陰極弧等離子體源及其薄膜制備[J]. 中國(guó)表面工程, 2002, 02): 11-15+20-12.）借鑒Bilek板的方法（Bilek M M M, Yin Y, McKenzie D R, Milne W I A M W I. Ion transport mechanisms in a filtered cathodic vacuum arc (FCVA) system [C]. Proceedings of the Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, 1996 Proceedings ISDEIV, XVIIth International Symposium on, 1996: 962-966 vol.2），在90度彎管磁過(guò)濾裝置的彎管上施加正偏壓來(lái)提高等離子體的傳輸效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了為解決傳統(tǒng)電弧離子鍍方法采用低熔點(diǎn)的純金屬或多元合金材料和非金屬材料（比如石墨）作為靶材易產(chǎn)生大顆粒缺陷、彎曲型磁過(guò)濾技術(shù)引起電弧等離子體傳輸效率低等問(wèn)題，結(jié)合多級(jí)磁場(chǎng)過(guò)濾方法和多孔型擋板自身結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻擋屏蔽及正偏壓電場(chǎng)吸引的復(fù)合作用，同時(shí)保證電弧等離子體以較高的傳輸效率通過(guò)多孔型擋板和多級(jí)磁場(chǎng)過(guò)濾裝置，使工件表面在施加負(fù)偏壓的情況可以連續(xù)、致密的制備優(yōu)質(zhì)薄膜，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜中元素含量添加控制、降低使用合金靶的生產(chǎn)成本、提高薄膜的沉積效率、減少大顆粒缺陷對(duì)薄膜生長(zhǎng)和性能的不利影響，提出了內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法。

本發(fā)明方法所使用裝置包括偏壓電源1、弧電源2、電弧離子鍍靶源3、多級(jí)磁場(chǎng)裝置4、多級(jí)磁場(chǎng)電源5、內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6、正偏壓電源7、樣品臺(tái)8、偏壓電源波形示波器9和真空室10；

該方法包括以下步驟：

步驟一、將待處理基體工件置于真空室10內(nèi)的樣品臺(tái)8上，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6與真空室10和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4之間絕緣，工件和樣品臺(tái)8接偏壓電源1的負(fù)極輸出端，電弧離子鍍靶源3安裝在真空室10上，接弧電源2的負(fù)極輸出端，多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的各級(jí)磁場(chǎng)接多級(jí)磁場(chǎng)電源5的各個(gè)輸出端，正負(fù)極接法可以依據(jù)輸出磁場(chǎng)方向進(jìn)行確定，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6接正偏壓電源7的正極輸出端，開(kāi)啟外部水冷循環(huán)系統(tǒng)；

步驟二、薄膜沉積：將真空室10抽真空，待真空室10內(nèi)的真空度小于10^-4Pa時(shí)，通入工作氣體至0.01Pa～10Pa，開(kāi)啟偏壓電源1和偏壓電源波形示波器9，并調(diào)節(jié)偏壓電源1輸出的偏壓幅值，脈沖頻率和脈沖寬度，偏壓電源1輸出脈沖的峰值電壓值為0～1.2kV，脈沖頻率為0Hz～80kHz，脈沖寬度1~90%；

開(kāi)啟弧電源2，通過(guò)電弧的弧斑運(yùn)動(dòng)對(duì)電弧離子鍍靶源3的表面進(jìn)行清洗，調(diào)節(jié)需要的工藝參數(shù)，弧電源2輸出的電流值為10~300A，通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)電源5調(diào)節(jié)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4，保持電弧等離子體在電弧離子鍍靶源3穩(wěn)定產(chǎn)生和對(duì)大顆粒缺陷進(jìn)行過(guò)濾消除，使電弧等離子體以較高的傳輸效率通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4到達(dá)基體表面，進(jìn)行薄膜的快速沉積，電弧離子鍍靶源3和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4通過(guò)水冷方式避免工作過(guò)程中的溫度升高問(wèn)題；

開(kāi)啟正偏壓電源7，對(duì)內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6保持直流正偏壓，調(diào)整輸出電壓，使內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6對(duì)大顆粒進(jìn)行吸引，對(duì)沉積離子進(jìn)行排斥，減少等離子體在管內(nèi)傳輸過(guò)程中的損耗，提高等離子體的傳輸效率和薄膜的沉積速度；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6可以配合多級(jí)磁場(chǎng)裝置4設(shè)計(jì)擋板上孔的類(lèi)型、大小和擋板的間距，擋板通過(guò)螺栓連接和利用螺母進(jìn)行位置固定，便于拆解組裝和清理污染物；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6與多級(jí)磁場(chǎng)裝置4之間活動(dòng)絕緣裝配在一起，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6可以視表面污染程度及時(shí)拆卸清理和安裝，避免了無(wú)襯板狀態(tài)下多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的管內(nèi)壁污染和難于清理的問(wèn)題，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6的多孔擋板間距和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的各級(jí)磁場(chǎng)長(zhǎng)度相配合，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板的外徑略小于多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的內(nèi)徑；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板中的孔徑大小、類(lèi)型根據(jù)不同靶材和工藝參數(shù)進(jìn)行選擇，通過(guò)內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板中的孔徑大小、類(lèi)型變化及各級(jí)擋板的結(jié)構(gòu)組合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大顆粒的機(jī)械阻擋屏蔽；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6的材料可選擇無(wú)磁性、耐清理的304不銹鋼材料，可根據(jù)需要選擇合適的厚度、孔徑的大小、類(lèi)型和各級(jí)擋板的結(jié)構(gòu)布局，按照實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)加工即可；正偏壓電源7的電壓參數(shù)為0 ~ +200V，為直流電壓，在沉積過(guò)程中可以對(duì)大顆粒缺陷產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的吸引，大大減少大顆粒通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4到達(dá)薄膜表面的機(jī)率。

根據(jù)薄膜制備的需要，調(diào)整相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行純金屬薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有納米多層或梯度結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜制備。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：a. 內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置通過(guò)施加正偏壓可以對(duì)大顆粒進(jìn)行有效吸引，對(duì)沉積離子進(jìn)行排斥，減少等離子體在管內(nèi)傳輸過(guò)程中的損耗，進(jìn)一步提高電弧等離子體的傳輸效率和薄膜的沉積速度；b. 多級(jí)磁場(chǎng)過(guò)濾裝置可以通過(guò)磁力線(xiàn)保證電弧等離子體的高效傳輸，改變大顆粒缺陷的運(yùn)動(dòng)路徑來(lái)消除電弧等離子體中的大顆粒缺陷；c. 內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置可以通過(guò)自身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械阻擋屏蔽效應(yīng)，限制大顆粒缺陷的運(yùn)動(dòng)路徑來(lái)消除電弧等離子體中的大顆粒缺陷；d. 通過(guò)脈沖偏壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括幅值、脈沖寬度和頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧等離子體能量的調(diào)節(jié)和對(duì)殘留的大顆粒缺陷進(jìn)行消除；e. 所制備薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能可以通過(guò)脈沖偏壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，利用脈沖偏壓的幅值、脈沖寬度和頻率實(shí)現(xiàn)高能離子對(duì)薄膜生長(zhǎng)的釘扎效應(yīng)，改善薄膜生長(zhǎng)的晶體組織和應(yīng)力狀態(tài)，提高結(jié)合強(qiáng)度；f. 所制備的薄膜避免了大顆粒缺陷，薄膜晶體組織更加致密，可以進(jìn)一步提高薄膜的力學(xué)性能。

步驟三、可以結(jié)合采用傳統(tǒng)直流磁控濺射、脈沖磁控濺射、傳統(tǒng)電弧離子鍍和脈沖陰極弧與直流偏壓、脈沖偏壓或直流脈沖復(fù)合偏壓進(jìn)行薄膜沉積，來(lái)制備純金屬薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有納米多層或梯度結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍的內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置的裝配簡(jiǎn)圖；圖2是內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置的結(jié)構(gòu)及4種典型多孔擋板簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1和2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法所使用裝置包括偏壓電源1、弧電源2、電弧離子鍍靶源3、多級(jí)磁場(chǎng)裝置4、多級(jí)磁場(chǎng)電源5、內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6、正偏壓電源7、樣品臺(tái)8、偏壓電源波形示波器9和真空室10；

該方法包括以下步驟：

步驟一、將待處理基體工件置于真空室10內(nèi)的樣品臺(tái)8上，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6與真空室10和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4之間絕緣，工件和樣品臺(tái)8接偏壓電源1的負(fù)極輸出端，電弧離子鍍靶源3安裝在真空室10上，接弧電源2的負(fù)極輸出端，多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的各級(jí)磁場(chǎng)接多級(jí)磁場(chǎng)電源5的各個(gè)輸出端，正負(fù)極接法可以依據(jù)輸出磁場(chǎng)方向進(jìn)行確定，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6接正偏壓電源7的正極輸出端，開(kāi)啟外部水冷循環(huán)系統(tǒng)；

步驟二、薄膜沉積：將真空室10抽真空，待真空室10內(nèi)的真空度小于10^-4Pa時(shí)，通入工作氣體至0.01Pa～10Pa，開(kāi)啟偏壓電源1和偏壓電源波形示波器9，并調(diào)節(jié)偏壓電源1輸出的偏壓幅值，脈沖頻率和脈沖寬度，偏壓電源1輸出脈沖的峰值電壓值為0～1.2kV，脈沖頻率為0Hz～80kHz，脈沖寬度1~90%；

開(kāi)啟弧電源2，通過(guò)電弧的弧斑運(yùn)動(dòng)對(duì)電弧離子鍍靶源3的表面進(jìn)行清洗，調(diào)節(jié)需要的工藝參數(shù)，弧電源2輸出的電流值為10~300A，通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)電源5調(diào)節(jié)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4，保持電弧等離子體在電弧離子鍍靶源3穩(wěn)定產(chǎn)生和對(duì)大顆粒缺陷進(jìn)行過(guò)濾消除，使電弧等離子體以較高的傳輸效率通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4到達(dá)基體表面，進(jìn)行薄膜的快速沉積，電弧離子鍍靶源3和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4通過(guò)水冷方式避免工作過(guò)程中的溫度升高問(wèn)題；

正偏壓電源7開(kāi)啟，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6保持直流正偏壓，調(diào)整輸出電壓，使內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6對(duì)大顆粒進(jìn)行吸引，對(duì)沉積離子進(jìn)行排斥，減少等離子體在管內(nèi)傳輸過(guò)程中的損耗，提高等離子體的傳輸效率和薄膜的沉積速度；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6可以配合多級(jí)磁場(chǎng)裝置4設(shè)計(jì)擋板上孔的類(lèi)型、大小和擋板的間距，擋板通過(guò)螺栓連接和利用螺母進(jìn)行位置固定，便于拆解組裝和清理污染物；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6與多級(jí)磁場(chǎng)裝置4之間活動(dòng)絕緣裝配在一起，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6可以視表面污染程度及時(shí)拆卸清理和安裝，避免了無(wú)襯板狀態(tài)下多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的管內(nèi)壁污染和難于清理的問(wèn)題，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6的多孔擋板間距和多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的各級(jí)磁場(chǎng)長(zhǎng)度相配合，內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板的外徑略小于多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的內(nèi)徑；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板中的孔徑大小、類(lèi)型根據(jù)不同靶材和工藝參數(shù)進(jìn)行選擇，通過(guò)內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6多孔擋板中的孔徑大小、類(lèi)型變化及各級(jí)擋板的結(jié)構(gòu)組合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大顆粒的機(jī)械阻擋屏蔽；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6的材料可選擇無(wú)磁性、耐清理的304不銹鋼材料，可根據(jù)需要選擇合適的厚度、孔徑的大小、類(lèi)型和各級(jí)擋板的結(jié)構(gòu)布局，按照實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)加工即可；正偏壓電源7的電壓參數(shù)為0 ~ +200V，為直流電壓，在沉積過(guò)程中可以對(duì)大顆粒缺陷產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的吸引，大大減少大顆粒通過(guò)多級(jí)磁場(chǎng)裝置4的機(jī)率。

偏壓電源1輸出波形為直流、單脈沖、直流脈沖復(fù)合或多脈沖復(fù)合。

弧電源2輸出直流、單脈沖、直流脈沖復(fù)合或多脈沖復(fù)合。

電弧離子鍍靶源3采用高熔點(diǎn)或低熔點(diǎn)的純金屬或多元合金材料，可以使用單個(gè)靶、多個(gè)靶或復(fù)合靶，進(jìn)行純金屬薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜、多元多層、超晶格、具有納米多層或梯度結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜。

工作氣體選用氬氣，或工作氣體選用氮?dú)?、乙炔、甲烷、硅烷或氧氣中一種或多種的混合氣體，來(lái)制備純金屬薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜、多元多層、超晶格、具有納米多層或梯度結(jié)構(gòu)的薄膜。

內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法的提出，可以在多孔型擋板裝置中利用施加的正偏壓對(duì)大顆粒進(jìn)行吸引，有效避免低熔點(diǎn)材料所產(chǎn)生的大顆粒問(wèn)題；同時(shí)對(duì)沉積離子進(jìn)行排斥，減少等離子體在多孔型擋板間傳輸過(guò)程中的損耗，提高等離子體的傳輸效率和薄膜的沉積速度；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置孔徑的大小、類(lèi)型變化和各級(jí)擋板間的結(jié)構(gòu)組合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大顆粒缺陷的機(jī)械阻擋屏蔽，減少大顆粒通過(guò)多孔型擋板裝置到達(dá)沉積樣品表面的概率；內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置可以實(shí)現(xiàn)快速拆卸安裝，避免了無(wú)襯板狀態(tài)下多級(jí)磁場(chǎng)裝置的管內(nèi)壁污染清理的問(wèn)題；通過(guò)調(diào)整工件上所施加負(fù)偏壓參數(shù)，有利于改善靶基之間等離子體的區(qū)間電勢(shì)分布，充分吸引復(fù)合等離子體向工件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)薄膜的快速沉積；同時(shí)還利用電弧離子鍍技術(shù)的產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)、離化率高的金屬等離子體，有利于高離化率離子在工件表面的化學(xué)合成反應(yīng)，制備不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜、多元多層、超晶格和具有梯度結(jié)構(gòu)的薄膜或純金屬薄膜。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，該方法還包括：

步驟三、可以結(jié)合采用傳統(tǒng)直流磁控濺射、脈沖磁控濺射、傳統(tǒng)電弧離子鍍和脈沖陰極弧與直流偏壓、脈沖偏壓或直流脈沖復(fù)合偏壓進(jìn)行薄膜沉積，來(lái)制備純金屬薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有納米多層或梯度結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與實(shí)施方式二的不同之處在于，反復(fù)執(zhí)行步驟一至步驟三，制備具有不同應(yīng)力狀態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和元素比例的多層結(jié)構(gòu)薄膜，其他與實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，反復(fù)執(zhí)行步驟一至步驟三，制備具有不同應(yīng)力狀態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和元素比例的多層結(jié)構(gòu)薄膜，其他與實(shí)施方式二相同。

步驟二中可以使用2套或者以上的電弧離子鍍靶源3、多級(jí)磁場(chǎng)裝置4和內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板裝置6組合的內(nèi)襯正偏壓多孔型擋板的多級(jí)磁場(chǎng)電弧離子鍍方法進(jìn)行以各種純金屬元素和多元合金材料為靶材的薄膜沉積，然后進(jìn)行步驟三，然后反復(fù)執(zhí)行步驟二和步驟三，如此反復(fù)，制備具有不同應(yīng)力狀態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)和元素比例的多層結(jié)構(gòu)薄膜。