一种纳米多孔晶态无机薄膜材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米多孔晶态无机薄膜材料的制备方法，该方法是采用磁控溅射沉积和等离子体刻蚀相结合的方式，在低温、无模板剂和无表面活性剂下制备纳米多孔晶态无机薄膜。此类多孔薄膜为氮化物（如氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、氮化锆(ZrN)等）、氧化物（氧化钛(TiO₂)、氧化锆(ZrO₂)等）、碳化物（碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)等）和金属（镍(Ni)、铜(Cu)等），其孔径尺寸从1 nm到1000 nm和孔道结构从蠕虫状到简单六方是可调节的，且多孔薄膜与基底材料结合牢固，具有高的机械强度。因此，此类多孔薄膜适合应用于催化、药物、润滑、疏水、光学等领域。

主权项

一种纳米多孔晶态无机薄膜材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：1）采用磁控溅射设备沉积制备无机薄膜，其中，靶材为纯金属靶，制得氮化物、氧化物、碳化物和金属薄膜所用的溅射气体依次为N₂+Ar+CH₄、O₂+Ar+CH₄、Ar+CH₄、Ar+CH₄，总压强为0.4～4.0 Pa，CH₄分压为0～50%，N₂分压为5～40%，O₂分压为5～40%，沉积离子入射角度与基底成0～90°，靶材与基底的距离为5～20 cm，沉积时间为5～180 min，初始腔室温度为15～45 ℃，施加于所述靶材上的直流电源的功率为200～1600 W，施加于所述基底上的负偏压和占空比分别为0～‑400 V和40～90%，沉积结束时腔室温度在100 ℃以下，其中沉积所制备的薄膜在低沉积离子入射角度和无定形碳形成的协同作用下将具有疏松或多孔的结构以及易被刻蚀的成分；2）采用低温等离子体技术在所述薄膜实行刻蚀，其中制得氮化物、氧化物、碳化物和金属薄膜所用的等离子气体依次为N₂ 、O₂ 、Ar、Ar，总压强为1.0～4.5 Pa，初始腔室温度为15～45 ℃，施加于所述薄膜的负偏压和占空比分别为‑500～‑1200 V和40～90%，刻蚀结束时腔室温度在100 ℃以下，其中刻蚀时间为20～180 min以在低温下快速刻蚀无定形碳成分和疏松结构而使得无机薄膜形成纳米多孔结构。