[发明专利]一种兼具高硬高韧高导电性的铜硼合金材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种兼具高硬高韧高导电性的铜硼合金材料，该材料由铜和硼两种元素组成，其中，极少量的B原子进入Cu的晶格中形成了间隙型的固溶体结构，尺寸范围为5‑15nm。固溶体结构中的B含量远远高于平衡态下在Cu晶格中的饱和度，因此称为Cu(B)过饱和固溶体结构。该膜材料是在高纯的氩气气氛中，通过采用射频电源共溅射高纯的Cu和B单质靶材，在Si(100)和玻璃基底上沉积所得。这类材料具备高的硬度(～6‑9GPa)，相当于纯Cu硬度的(～4.8GPa)1.3‑2倍左右，且保持了良好的韧性和良好的导电性。该方法制备出的这种新型的铜合金膜材料具备良好的发展前景，并对其块体材料的制备和应用具备一定的指导意义。

主权项

1.一种兼具高硬高韧高导电性的铜硼合金材料，其特征在于：所述材料含有Cu和B两种元素，其中，B元素、Cu元素的原子含量范围分别为5-15和95-85at.%；Cu和B原子之间不形成共价键，B进入Cu晶格中形成间隙固溶体晶粒，晶粒尺寸范围为5-15nm；进入Cu晶格的间隙位置的B 原子含量高于Cu平衡态下所能容纳的B的饱和度0.06at.%，即形成了单相的铜硼过饱和的间隙固溶体结构；/n所述的铜硼材料的制备方法为采用非平衡的磁控溅射技术，通过借助射频电源，磁控共溅射单独的Cu和B靶材，在单晶Si（100）、玻璃衬底上沉积所得；其中，Cu靶材的功率范围控制在100-140W，B靶材的功率范围控制在130-240W；靶基距控制在6-10cm之间；以氩气为放电气体，其流量范围控制在70-90sccm，以达到工作总压强为0.6-1.0Pa，基片受到低的负偏压轰击，范围为–60-–100V；实验过程中不对基片进行额外的加热处理。/n