[发明专利]一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)利用纯Cr靶和Al₇₀Cr₃₀合金靶作为靶材，将其分别安装在直流磁控溅射和射频磁控溅射相应靶工位上；

(2)预抽本底真空度到10～20Pa后开启真空烘烤系统，再将真空度抽至本底真空度；关闭烘烤系统，将基体加热到540～560℃，再抽真空到本底真空度；

(3)通入Ar气，调节基体温度为540～560℃，利用直流磁控溅射纯Cr靶制备纯Cr过渡层；

(4)给基体施加-150～-100V范围内的脉冲直流负偏压；

(5)通入O₂分压为10％～12.5％的Ar+O₂混合气体，调节基体温度为540～560℃，利用射频磁控溅射Al₇₀Cr₃₀合金靶反应沉积，得到富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述烘烤系统温度为150℃。

3.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述直流磁控溅射的参数为：靶功率密度为4～6W/cm²，真空度为0.5～1.5Pa，溅射时间为15～35min。

4.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述脉冲直流负偏压的占空比为70％～90％。

5.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于步骤(5)中所述射频磁控溅射的参数为：靶功率密度为6～10W/cm²，真空度为0.5～1.5Pa，沉积时间为240～360min。

6.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于步骤(4)中脉冲直流负偏压和步骤(5)中O₂分压的取值方法为：当O₂分压为10％时，脉冲直流负偏压取-150V；当O₂分压为12.5％时，脉冲直流负偏压取-100V。

7.根据权利要求1所述的一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)反应沉积完毕后，依次关闭射频磁控溅射电源、气体和脉冲直流负偏压，再抽真空到本底真空度；保持基体温度20～30min以去除薄膜中残存的O₂气，然后关闭基体加热电源；当基体温度低于100℃时取出工件。

8.一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜，其特征在于：通过权利要求1～7任一项所述的方法制备得到；所述富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜由α-Al₂O₃和α-(Al,Cr)₂O₃相组成，不含亚稳相氧化铝和α-Cr₂O₃相，其Al含量在35.6～39.9wt％范围。