[发明专利]一种磁控溅射用复合靶材的设计方法

权利要求书

1.一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，是一种不需要使用多靶材共溅射法、但能取得共溅射生长化合物薄膜或复合薄膜效果的新型靶材设计方法。某些化合物（如TiCoSb，YiNiBi等）不易利用常规的粉末冶金法或真空熔炼法制备成可供磁控溅射使用的大直径化合物靶材，而多靶材共溅射法设备成本又较高；利用本设计方法制作的复合靶材，可以在一般的磁控溅射仪上进行化合物薄膜的制备，且易于调节化合物薄膜的化学计量比。该设计方法主要包括以下步骤：a. 单质靶材的准备及单质薄膜材料的溅射速率测试；b. 复合靶材中各组成元素面积比的计算；c. 单质靶材的切割及复合靶材的拼接，制作初始成分试用复合靶材；d. 利用初始成分试用复合靶材溅射制备化合物薄膜及其成分测试；e. 根据测试结果反馈调节试用复合靶的元素面积组成，最终得到适用的复合靶材。

2.一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，也适用于脉冲激光沉积（PLD）靶材的应用。

3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于所述的单质薄膜材料的溅射速率测试：在靶材厂家定制复合薄膜组成元素的单质靶材，利用磁控溅射法分别制备单质薄膜并利用台阶仪测出其厚度，获得每种靶材的生长参数曲线，如：固定溅射气压和衬底温度等其他参数，获得溅射功率-膜厚曲线，从而计算出不同功率下各元素的溅射速率。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于所述的复合靶材中各组成元素面积比的计算：选定某合适的溅射功率和气压，根据该条件下各元素的溅射速率分别计算出制备一定化学计量比的化合物薄膜所需的面积或扇形段的角度。

5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于所述的单质靶材的切割及复合靶材的拼接，制作初始成分试用复合靶材：根据需要将单质靶分别切割成一定数量的5^o、10^o、30^o、60^o的扇形段；按照计算出的所需单质靶材面积或角度分别选用合适数量的扇形段，清洗干净后用导电胶将它们交替间隔地粘贴到与靶材相同尺寸的薄铜片上，作为初始成分试用复合靶。

6.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于所述的利用初始成分试用复合靶溅射制备化合物薄膜及其成分测试，得到初始成分分析结果：用磁控溅射法在合适的衬底温度、工作气压和溅射功率条件下制备出化合物薄膜，利用X射线衍射（XRD）进行物相分析，利用X射线能量色散谱（EDX）和X射线荧光光谱（XRF）进行元素成分分析。

7.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于所述的根据测试结果反馈调节试用复合靶的元素面积组成，最终得到适用的复合靶材：根据初始成分分析结果重新调节复合靶材中各组成元素的面积比或扇形段角度比，重复步骤c和d，分别得到第二次成分试用复合靶及第二次成分分析结果；将此结果再一次反馈到步骤c和d，分别得到第三次成分试用复合靶及第三次成分分析结果；第三次成分分析结果与要求的化学计量比相符合，故第三次成分试用复合靶即为所需的复合靶材。

8.根据权利要求1所述的一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，其特征在于易于调节化合物薄膜的化学计量比：根据化学计量比的改变，只需相应地调节化合物各组成元素在复合靶中的面积或扇形段角度。