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专利号: 2019108045681
申请人: 淮阴师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、衬底清洗:选取单晶硅片和不锈钢片作为衬底,在丙酮和酒精中分别超声清洗,后烘干,烘干后放置于溅射腔室内部上方的衬底托盘中,将腔室本底抽真空,通入 Ar 气电离,在 Ar 离子作用下对衬底表面进行离子清洗;

步骤二、选取Ti/Al 合金靶,放置在衬底托盘下方垂直于衬底表面的直流靶托上;

步骤三、Ti-Al 合金层的制备:利用 Ar 离子直流溅射沉积 Ti-Al 合金层作为 Ti-Al-N 薄膜与衬底间的缓冲层;

步骤四、氮等离子体的获得:将高纯氮气通入射频感应耦合离子源中,在射频感应耦合的作用下,氮气分子发生电离形成氮等离子体,在射频源端口处的加速/减速电栅的牵引作用下形成致密的氮等离子束注入到溅射腔室中;

步骤五、Ti-Al-N 薄膜的沉积:引入的氮等离子参与直流溅射沉积制备Ti-Al-N 硬质薄膜。

2.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤一中所述单晶硅片的晶向为100。

3.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤一中所述超声清洗时间为15min。

4.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤一中所述腔室本底抽真空后压力小于等于 1×10-4Pa。

5.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤一中所述离子清洗时间为3min。

6.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤二中所述Ti/Al 合金靶为纯度为99.99%以上的 Ti/Al 合金靶,其中Ti与Al的原子比为1:1。

7.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤四中所述高纯氮气的浓度为99.999%以上,氮气气流为5~

25sccm,所述射频感应耦合离子源的射频源功率为50W。

8.根据权利要求1所述的利用牵引式氮等离子体增强反应气氛环境制备Ti-Al-N 硬质薄膜的方法,其特征在于:步骤五中,进行直流溅射沉积时,氩气流量为15sccm,直流溅射电流为0.4A,溅射腔室总气压为0.5Pa,溅射时间为1.5h。