[发明专利]二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜，其特征在于包括在所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜厚度方向上依次层叠的钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层。

2.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜，其特征在于：所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜中钽原子百分含量为0.7～4.4％。

3.根据权利要求1所述的二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜，其特征在于：所述钛过渡层的厚度为80～120nm；和/或，所述钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层的厚度为130～170nm；和/或，所述二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层的厚度为2.0～2.5μm；

和/或，所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜的硬度高于6Gpa；和/或，所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜在大气常温下摩擦系数为0.073～0.080，磨损率为3.3x10^-6～6.4x10^-6mm³/Nm，在200℃环境下摩擦系数为0.030～0.042，磨损率为3.1x10^-6～5.3x10^-6-mm³/Nm，在370℃环境下摩擦系数为0.040～0.060，磨损率为3.7x10^-6～9.4x10^-6mm³/Nm。

4.如权利要求1-3中任一项所述的二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜的制备方法，其特征在于包括：采用磁控溅射技术，在基体表面依次沉积钛过渡层、钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层和二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层，获得所述二硫化钼/二硫化钨多层掺钽薄膜。

5.根据权利要求4所述的钛过渡层制备方法，其特征在于包括：采用磁控溅射技术，以钛靶为阴极靶材，以保护性气体为工作气体，对钛靶施加靶电流，对基体施加负偏压，从而在基体表面沉积得到钛过渡层，其中，所述靶电流为2.1～3.0A，基体偏压为-70～-100V，工作气体流量为12～16sccm，基体温度为80～120℃，反应腔室压强为1.0～3.0x10^-5Pa，沉积时间为100～120s；优选的，所述保护性气体包括惰性气体，优选为氩气；优选的，所述钛过渡层的厚度为80～120nm。

6.根据权利要求4所述的梯度过渡层制备方法，其特征在于包括：采用磁控溅射技术，以钛靶、二硫化钼靶、二硫化钨靶、钽靶为阴极靶材，以保护性气体为工作气体，对钛靶和钽靶施加靶电流，对二硫化钼靶和二硫化钨靶施加溅射功率，对基体施加负偏压，从而在所述钛过渡层表面沉积得到钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层，其中，施加于钛靶上的靶电流从3.0A逐渐减小至0，施加于二硫化钼靶和二硫化钨靶上的溅射功率从0逐渐增加为0.73～0.97kW，施加于钽靶上的靶电流从0逐渐增加为0.1～0.4A，基体偏压为-30～-70V，工作气体流量为12～16sccm，基体温度为80～120℃，反应腔室压强为1.0～3.0x10^-5Pa，沉积时间为100～120s；优选的，所述保护性气体包括惰性气体，优选为氩气；优选的，所述钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层的厚度为130～170nm。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括：采用磁控溅射技术，以二硫化钼靶、二硫化钨靶、钽靶为阴极靶材，以保护性气体为工作气体，对钽靶施加靶电流，对二硫化钼靶和二硫化钨靶施加溅射功率，对基体施加负偏压，从而在所述钛/钽/二硫化钼/二硫化钨多层梯度过渡层表面沉积得到二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层，其中，施加于二硫化钼靶和二硫化钨靶上的溅射功率为0.73～0.97kW，施加于钽靶上的靶电流为0.1～0.4A，基体偏压为-30～-70V，工作气体流量为12～16sccm，基体温度为80～120℃，反应腔室压强为1.0～3.0x10^-5Pa，沉积时间为6500～8000s；优选的，所述保护性气体包括惰性气体，优选为氩气；优选的，所述二硫化钼/二硫化钨多层钽掺杂层的厚度为2.0～2.5μm。