[发明专利]一种复合薄膜

说明书

本发明提供了一种复合薄膜及制备薄膜的合金靶材和制备工艺，其特征在于复合薄膜由非晶材质和晶态材质组成，非晶材质体积百分含量大于80%，采用合金靶材通过气相沉积制备得到。本发明所提供的薄膜具有强度高，耐腐蚀性强，成本低廉的特性，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种复合薄膜及制备薄膜的合金靶材和制备方法。

背景技术

非晶合金是一种在结构上短程有序长程无序的新型材料，非晶合金材料没有晶界、位错等晶体材料固有的缺陷。这种与晶体材料结构不同的材料具有某些比晶体材料更加优异的性能。非晶合金的制备通常受到冷却速度的限制，块体非晶合金难以制备，并且块体非晶合金的塑性不好，很容易发生脆性断裂，可加工性欠佳。此外，块体非晶合金的制备工艺条件十分苛刻，对于原材料的纯度、冷却速度、真空度的要求非常高，因此块体非晶合金的应用受到很大的限制。

非晶合金薄膜可以突破块体非晶合金在三维方向的尺寸限制，在二维方向上的表面可以获得较大尺寸的非晶合金薄膜，加上非晶合金薄膜由于非晶合金结构决定了的优异的性能，这使非晶合金在二维尺度的应用上具有很大的前景。非晶合金薄膜虽然较块体非晶合金易于制备，但获得单一结构的非晶薄膜所需要的制备条件还是非常苛刻的，制备成本相对高昂。

气相沉积技术作为薄膜制备的重要技术，主要包括物理气相沉积和化学气相沉积，其中应用最为广泛和环保的物理气相沉积技术最近几十年得到了快速的发展，物理气相沉积又分为真空蒸镀，离子镀及磁控溅射沉积镀等多种方法，其中磁控溅射是一种先进的绿色的物理气相沉积技术，是在真空条件下，通过能量粒子轰击物质表面原子产生溅射的现象，可实现金属、合金、化合物等物质原子从靶材到沉积薄膜的可控转移过程。与传统电镀技术相比，磁控溅射技术中薄膜是在真空中原子、分子尺度上制备的，致密性更高、缺陷更少、表面光洁度更好、性能更优；其次，薄膜表面改性和功能化的自由度更大、色彩更丰富，具有广阔的应用前景。

因此，开发一种利用气相沉积技术结合非晶特性的薄膜，该薄膜具有综合性能优异，成本低廉，色彩丰富，具有极大的应用价值。。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的非晶合金薄膜制备成本高的缺点，提供一种具有综合性能优异色彩丰富低成本的复合薄膜及制备复合薄膜的合金靶材和制备方法。

本发明通过控制复合薄膜中非晶材质的百分含量，而没有刻意的追求单一结构的非晶组织，可以大幅的降低生产成本和扩大合金靶材的选择，同样可以获得优异的薄膜性能，本发明制备的复合薄膜优选非晶材质大于80%的体积百分比，进一步优选为大于90%的体积百分比。

本发明的复合薄膜中的晶态物质和非晶态物质是采用合金靶材通过气相沉积的制备技术制备得到的，晶态物质和非晶物质可以交替分层分布，也可以混合弥散分布，优选薄膜最外层为非晶单一结构组成。

本发明的复合薄膜可以由合金物相、氮化物、碳化物、氧化物中一种或多种物相组成，其中合金物相由合金靶材直接沉积而成，而氮化物、碳化物、氧化物则可通过在气相沉积真空室内引入氮、碳、氧气体元素与合金中的金属元素反应沉积制备得到，通过控制气相沉积制备条件，各种物相可以为非晶态材质，也可以为晶态材质。

本发明为了易于获得非晶态薄膜，优选具有一定非晶形成能力的合金靶材，其中所选择的合金靶材的非晶临界尺寸大于0.2mm，而且合金靶材成分分布均匀，致密无缺陷。非晶临界尺寸为在特定冷却速率条件获得的最大直径完全非晶尺寸，本发明中临界尺寸采用99.9%纯度的纯铜模具铸造测试得到，模具的温度为室温25℃，测试方法采用XRD衍射分析手段。