等离子体放电团队

团队负责人:田修波

职务/职称

◆等离子体团队负责人
◆哈尔滨工业大学等离子体表面技术与设备研究所所长

研究方向

◆等离子体离子注入-沉积表面改性技术与方法
◆薄膜沉积与功能涂层制备技术与方法
◆高功率脉冲磁控溅射电源与放电技术

主要成果/荣誉

◆专利:发明30余项

团队成员

田修波(团队负责人)、李建伟、欧科军、宋光耀、李颖宜、柏贺达(在读博士)、丁啸云(在读博士)、靳朋礼(在读博士)、彭南松、万春霞、王春虎、王龙。

团队简介

项目介绍

等离子放点团队主要由来自哈尔滨工业大学的专家组成,负责人为田修波教授。从1990年开始,团队成员在国内率先开展了复合脉冲镀膜电源,尤其是高功率脉冲磁控、高功率辉光放电以及高功率脉冲多弧电源及放电技术的研究,已经有近30年的积累。团队研发的先进电源及以电源为核心的整套镀膜系统已经输出到美国、德国、新加坡等国家以及国内的北京大学、清华大学等高校和一些企业。团队研发的基于高离化率等离子体镀膜技术,已经应用于航空、航天、高铁、通讯、手机、平板、穿戴等多个关键领域,在相关领域发表学术论文300余篇。

项目意义 

团队技术能力:镀膜用高功率电源产品、各种镀膜领域的高品质膜层解决方案:

(1)电源技术

团队的电源技术具有高功率、多波形、数字化、智能化等特点,并能以快保护实现抑弧功能。电流电压的多波形化、数字化、可编程为各领域提供等离子体有关的工艺无限发挥空间和产品实现可能性。我们团队在一定程度上解决了该“卡脖子”技术的关键(高电流脉冲),并实现多层次产品化和市场转化。

电源采用独特的架构设计、模块化设计,组成高功率脉冲磁控电源(HiPIMS电源)、高能量脉冲弧电源(P3E电源)、偏压电源(80k电源)和各种特制电源,主要服务真空镀膜行业。

HiPIMS、P3E、80k电源在膜层方面的作用:膜基结合力改善、致密性提高、折射率稳定、溅射速率提升、多弧沉积速率提升等,可用于材料表面强化、刻蚀、清洁等诸多方面,主要应用于航空航天耐温超硬、半导体热电转换、基于5G应用的高致密金属涂层、石油化工疏水防腐、海洋防腐等诸多领域的核心镀膜工序。

 

(2)镀膜应用解决方案

采用上述电源技术,可以在PVD(磁控溅射/多弧沉积)、PECVD机型上快速实现硬质涂层、耐温低摩膜层、疏水防腐薄膜等各种材料制备,也能提供大电流低电压参数用于镀前清洁。

结合团队对PVD、PECVD方面多年的研究经验,可以向硬质涂层、DLC膜层、光学膜层、各种光电膜层(热电、压电、温电等功能领域)的应用领域提供这些设备、工艺相关的解决方案。

团队拥有的设备可实现管道内壁镀膜、硬质薄膜、光学薄膜、功能薄膜等等。

 

(3)管道设备内壁镀膜

管道腐蚀每年可导致经济损失约几百亿。管道内壁处理是世界难题。美国已经实现了>10m长度的管道镀膜。我们开发了新型高功率脉冲电源,结合空心阴极原理,实现了内部等离子体放电和离子质量控制,获得了10~150um厚度的DLC沉积,处理长度可达20m,可以用来防腐、耐磨、防蜡、疏水等等。本项目可实现大型、异形管道镀膜。

 

潜在市场     

 我们团队将高功率电源技术和空心阴极原理结合起来,在管道内壁可实现DLC膜层,从而形成独特视角的管道内壁镀膜技术。在此基础上,我们提出一种用于管道内壁镀膜的设备构想,并对设备整体布局,核心装置,独特结构设计及真空系统优化等方面与国内设备厂商进行充分的技术交流,最终确定这台SLPPL-1200设备的定制方案。目前整套设备正在外协工厂进行加工制作。

 

研究方向

1)高功率脉冲磁控电源:提出预离化高功率磁控模式,开发出国内第一套高功率磁控溅射电源,提出复合放电模式,在一定程度上引导了国内高功率磁控溅射技术,目前我们研制的设备在清华、北大、大工、山大、宁波材料所、科学院硅酸盐所、力学所等多个科研学校院所运行。

2)高流高压电源:提出高电流密度腔体内部复合放电,研制出高电流高压电源(100~1000A/1~10kV脉冲),实现多尺寸、复杂管型等零件内壁镀膜,已经应用于国外某企业石油管道内壁镀膜。

团队致力于高能等离子体放电机理研究及实践。

机理作用:粒子离化率高、离子能量高、等离子体高能区能外延伸展

涂(膜)层的广谱有益作用:膜基结合力增强、超高致密性、高光亮面、超厚

应用场景特征:平面基体、3D基体、高深宽比内孔基体表面清洁、局部修型、刻蚀、沉积、改性等。

产品服务提供:3种电源(HiPIMS电源、P3E电源、80k电源)、DLC内外壁镀膜Turn-key Solution、各种镀膜应用solution、部分表面改性、刻蚀solution

其应用领域产品列举:陶瓷介质滤波器、IGBT衬板、柔性电路板,手机装饰镀、刀模具…