一种制备非晶/纳米晶多层结构薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种制备非晶/纳米晶多层结构薄膜的方法。该材料的特征是：薄膜由两种完全不同的晶体结构（纳米晶，非晶）构成，并呈现非晶层和纳米晶层交替更迭的多层结构。该工艺制备的薄膜结构致密，界面层清晰，可以很容易通过控制不同层薄膜厚度尺寸（尺寸可以达到纳米级别），控制非晶层、纳米晶层的调制比例，实现等调制比变化，甚至是渐变调制比变化等，为研究非晶合金在微小尺寸下的剪切带形变行为以及其尺寸效应提供一种新的研究方法，并且为非晶合金塑韧性等力学性能的改进提供了一种新的途径，从而为制备力学性能可控的非晶/纳米晶复合材料提供可能。同时，该方法操作简单，成本较低，易于在工业上实现和推广。

主权项

一种制备非晶/纳米晶多层结构薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将单面抛光单晶硅基片分别用丙酮和酒精超声清洗15~30分钟，经电吹风吹干后，放入超高真空磁控溅射设备基片台上，准备镀膜；2）将由Zr、Al、Cu、Ni、Si构成的五元合金靶材作为获得非晶薄膜层的源靶材，安置在1号靶材座上，并将金属源靶材安置在2号靶材座上，溅射功率为30W~100W，通过调整中电源的功率控制靶的溅射率，沉积速率为2nm/min~4nm/min，纳米晶薄膜的沉积速率为8nm/min~10nm/min；采用高纯Ar作为主要离化气体，气流速度为6.3sccm；3）硅片溅射沉积时，采用直流脉冲电源；非晶层的制备采用间歇沉积方式每沉积5~10min，暂停溅射15min使薄膜完全冷却；纳米晶层的制备，沉积每层约5~30min，然后暂停溅射10~30min，使薄膜完全冷却，为非晶层的制备做准备；同时对基片台进行旋转，并施加80~100V的负偏压，得到晶粒细小的纳米晶层；重复非晶层、纳米晶层的制备，最终达到所需的厚度和层数，以及相应的调制比。