[发明专利]在基体表面制备含Si/Six

说明书

本发明属于表面改性领域，具体的说是涉及一种Si/Si_xN_y梯度改性膜及其在基体表面沉积梯度改性膜的方法。采用磁控溅射技术，在处理后的基体表面上沉积硅过渡层；然后利用磁控溅射和化学气相沉积相结合于过渡层表面沉积Si/Si₃N₄梯度层，即于基体表面形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。本发明改性膜可以应用于铜、铝等软质金属，所制备的含Si/Si_xN_y梯度的改性膜均匀、致密，能够显著提高金属基体的硬度、耐磨损以及耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于表面改性领域，具体的说是涉及一种在基体表面制备含Si/Si_xN_y梯度的改性膜及方法。

背景技术

随着电子科技的进步，电子产品越来越向轻、薄、小方向发展，这就对散热材料提出更高要求。铜、铝是常用的散热材料，都存在硬度低、不耐腐蚀、不耐磨损等缺陷。氮化硅是一种重要的陶瓷材料，它具有硬度高、抗腐蚀、耐高温、导热性与绝缘性好、光电性能优良等优点，因而在微电子、微机械、材料表面改性等诸多领域都得到广泛的应用。通过在铜、铝等软质金属基底上制备氮化硅改性膜，能够借助其高硬度、耐腐蚀、良好的导热性等，提高基底的物化性能。

发明内容

本发明提供了一种利用微波等离子体增强化学气相沉积技术，在铜、铝等软质金属基底上，制备Si/Si_xN_y梯度改性膜及其在基体表面沉积梯度改性膜的方法。

为实现上述目的，本发明的目的由以下技术方案实现：

一种在基体表面制备含Si/Si_xN_y梯度的改性膜的方法，采用磁控溅射技术，在处理后的基体表面上沉积硅过渡层；然后利用磁控溅射和化学气相沉积相结合于过渡层表面沉积Si/Si₃N₄梯度层，即于基体表面形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。

进一步的说，在真空条件下，利用Si靶磁控溅射物理气相沉积 (MS-PVD)于处理后的基体表面形成Si过渡层；而后，在此条件下通入氮气，在磁控溅射与化学气相沉积(MS-PVD+PECVD)的共同作用下，利用Si和氮气反应，随着氮气的通入逐步形成稳定的产物，进而于过渡层表面沉积Si/Si₃N₄梯度层，即于基体表面形成含Si/Si _xN_y梯度的改性膜；其中，磁控溅射与化学气相沉积共同作用下氩气与氮气的流量比为6-3:1。

所述磁控溅射与化学气相沉积共同作用沉积后，以氩气为保护气体于真空室中冷却30min，冷却后经He等离子体轰击表面，去除表层不稳定结构，形成稳定的Si_xN_y层；而后于稳定的Si_xN_y层表面再通过磁控溅射与化学气相沉积(MS-PVD+PECVD)的共同作用修饰，即形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。

所述处理后的基体为首先采用砂纸对金属基体进行水磨、抛光；而后依次经丙酮、无水乙醇、去离子水对抛光后金属基体进行超声波清洗，清洗后经惰性气体吹干，吹干后放入真空室中，经氩等离子体溅射清洗基底，待用。

所述基体为软质金属的铜或铝。

具体为：

(1)采用不同型号的砂纸对金属基体进行水磨，然后采用砂磨膏抛光到镜面效果。

(2)分别采用丙酮、无水乙醇、去离子水对金属基体进行超声波清洗，惰性气体吹干后，放入真空室中。