[发明专利]一种金属氮化物膜及其制备方法

权利要求书

1.一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：基材前处理；

S2：将基材放置于工作腔体内，抽真空；

S3：对工作腔体进行加热，同时旋转基材；

S4：待加热结束后，向工作腔体内通入氩气和氮气的混合气氛；

S5：在基材上先通过直流电源溅射核心靶材，再通过射频电源溅射掺杂靶材形成金属氮化物膜；

所述核心靶材与掺杂靶材均选自锆、钛、钒、钽、钼中的一种或多种，且核心靶材与掺杂靶材所选的金属不同。

2.根据权利要求1所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，其具体步骤为：

S11：用干燥脱脂纱布掸去粉尘；

S12：用脱脂纱布浸上酒精擦去污物；

S13：在120～180℃条件下烘烤0.5～5小时，以除去水蒸气和酒精；

S14：使用高纯氩气或氧气的等离子体进行轰击清洗，等离子体轰击可以除去基材的表面氧化层。

3.根据权利要求1所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：将步骤S1中清理完毕的基材放置于工作腔体内，用机械泵和分子泵将工作室内的气压抽至1～5×10-3Pa。

4.根据权利要求1所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：打开烘烤单元加温至120～180℃，保温2～5小时，同时使工作腔体内放置的基材旋转并加热，旋转速率为5～40rpm；再对基材进行加热，加热至120～200℃，保温1～2小时，然后开始镀膜。

5.根据权利要求1所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为：往工作腔体内充入工作气体氩气和反应气体氮气，直至腔体内气压为0.9～1.2Pa；所述氩气流量为100～500SCCM，所述氮气流量为1600～2100SCCM。

6.根据权利要求1所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，具体包括如下步骤：

S51：打开直流电源，预热5～10分钟，此后开启电源，逐渐增加电压直至起辉，将功率调至1.5～5KW，在挡板上预先溅射1～3分钟；

S52：移开挡板，在基材表面进行核心靶材溅射，溅射速度为10～20埃/秒；

S53：打开射频电源，预热5～10分钟，此后开启电源，逐渐增加电压直至起辉，将功率调至1.5～5KW，在挡板上预先溅射1～3分钟；

S54：移开挡板，在基材表面进行掺杂靶材溅射，溅射速度为10～20埃/秒。

7.根据权利要求6所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，在直流电源与射频电源功率相同时，金属氮化物中氮的掺杂量近似等于：掺杂靶材溅射时间/(掺杂靶材溅射时间+核心靶材的溅射时间)。

8.根据权利要求1～7任一所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述基材为PTFE膜、PVDF膜、PVF膜、FEP膜、PFA膜中的一种。

9.根据权利要求1～7任一所述的一种金属氮化物膜的制备方法，其特征在于，所述氮气体积占混合气氛体积的30％～70％；所述基材与金属靶材之间的距离为9～11cm。

10.一种金属氮化物膜，如权利要求1～9任一所述的金属氮化物膜的制备而成，其特征在于，所述金属氮化物膜由核心靶材及掺杂靶材在磁溅射下沉积在基材上形成；所述掺杂靶材在金属氮化物膜上的掺杂量为2％～3％，所述金属氮化物膜的厚度为500～2000埃。