一种梯度碳化硼薄膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种梯度碳化硼薄膜及其制备方法，利用脉冲激光沉积技术制备厚度方向上成分梯度变化的碳化硼薄膜。具体为采用由石墨、硼扇形单元拼接成圆形二元靶材，通过改变石墨和硼扇形成分的圆心角，实现对靶材中硼碳比(B^xC)和沉积薄膜中硼碳比(B_yC)的控制，同时利用该技术中靶材更换的灵活性，连续更换使用碳硼比(B^xC)呈梯度变化圆形二元靶材，实现碳化硼薄膜中硼碳比(B_yC)成分的梯度变化，此方法有效解决了碳化硼内部功能渐变和宏观界面的问题，并达到了缓和热应力的目的。

主权项

一种梯度碳化硼薄膜，其特征在于：所述梯度碳化硼薄膜在厚度方向上成分具有梯度变化；所述梯度碳化硼薄膜采用脉冲激光沉积设备制备，该设备包括激光、换样室与沉积腔，换样室内设置有靶材基座以及基片托，所述靶材基座上安装有n个靶材托，n≥4，靶材基座可沿垂直轴线转动，每个靶材托也可沿垂直轴线转动，具体制备方法步骤如下：1)制备二元靶材：将半径相同的扇形石墨单元和扇形硼单元拼接而成一个圆形的二元靶材，其中扇形石墨单元的圆心角为θ_C，扇形硼单元的圆心角为θ_B，通过改变圆心角θ_C、θ_B的比例，制备一组硼碳比连续变化的二元靶材，分别标记为B^x1C、B^x2C、B^x3C……B^xnC；2)先将换样室破真空，然后将步骤1)制备的二元靶材B^x1C、B^x2C、B^x3C……B^xnC按硼碳比依次递减或递增的顺序顺时针固定在靶材基座的靶材托上，将清洁的基片固定在基片托上，随后对换样室进行抽真空，直至与沉积腔真空度接近时将装载有B^x1C的靶材托及基片托送入沉积腔；3)沉积：设定升温程序，对基片进行预热，打开激光调节激光能量，并同时控制基片和相应B^x1C靶材的转速，设定好沉积温度和时间，固定靶基距即靶材和基片之间的距离，待基片温度达到沉积温度时开始第一阶段沉积碳化硼薄膜，薄膜成分记为B_y1C，第一阶段沉积结束，转动靶材基座，使激光照在下一个硼碳比为B^x2C的二元靶材上，进行下一阶段碳化硼薄膜的沉积，薄膜成分为B_y2C，依次类推，直至成分为B_y3C……B_ynC的薄膜沉积结束，基片上所得薄膜即为梯度碳化硼薄膜。