科技成果
成果名称: 一种金属掺杂的二硼化锆薄膜及其制备方法
成果登记号: 9612024Y0979
第一完成单位: 西安文理学院
联 系 人: 张烨
成果类型: 应用技术
成果体现形式 : 新材料
技术领域: 新材料
应用行业: 制造业
学科分类: 材料表面与界面(包括表面优化技术)(430.15)
应用状态: 未应用
完成人: 孟瑜,弥娟莉,刘明霞,张秀萍,徐可为
成果简介:
二硼化锆因具有高熔点(3245℃)、高硬度(22GPa)、低热膨胀系数(5 .9×10‑6℃‑1)和低电阻率(4 .6μΩ·cm)等优点,可用作高温结构陶瓷材料、薄膜材料、复合材料、电极材料等。常用的ZrB2薄膜的制备方法为化学气相沉积(CVD)法和磁控溅射技术。然而,利用CVD制备的ZrB2薄膜因具有较高含量的C和O元素而具有较高的电阻率,且内部结构较疏松,影响其使用性能。相比于CVD方法,磁控溅射技术是一种更具应用前景的沉积方法,具有薄膜表面平整、结合力好、厚度均匀、结构致密、可控性更高的特点。
但是在磁控溅射制备ZrB2薄膜过程中,Zr与B都对O原子具有极强的亲和力,导致所制得的薄膜容易被氧化,更倾向于生成ZrO2和B2O3,而非具有化学计量比的ZrB2,且ZrO2与ZrB2具有不同的晶体结构,电阻率高,显著影响了二硼化锆薄膜的电学特性。
本发明提供一种金属掺杂二硼化锆薄膜及其制备方法,以金属靶和ZrB2复合靶作为靶材,通过磁控溅射方法在硅基底上沉积金属元素掺杂的ZrB2薄膜;所述金属元素为比Zr和B更容易被氧化的金属。本发明采用磁控共溅射技术在ZrB2薄膜中引入容易吸氧的金属元素,从而降低氧对ZrB2薄膜的影响,使Zr、B原子比例趋近化学计量比,避免生成ZrO2和B2O3,调整薄膜的结晶度,改变了薄膜的化学成分和微观结构,降低了薄膜中的O含量,降低了薄膜电阻,实现薄膜组分和微观组织结构的可控制备。