[發(fā)明專利]一種含有L12

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911317464.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN110983255B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;張保森;毛向陽;馬晨;劉釋軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C14/18
• 分類號(hào): C23C14/18;C23C14/16;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 南京燦爛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

本發(fā)明公開了一種含有L1₂有序相的Ni基多層膜的制備方法，包括以下步驟：步驟（1）：選擇厚度為0.5 mm且表面附有500 nm的SiO₂的單晶硅片作為基底，清洗、吹干后，準(zhǔn)備鍍膜。步驟（2）：采用直流磁控濺射法，在基體上施加?60~?100 V的偏壓，預(yù)濺射20~30 min，清洗基片。本發(fā)明提供的一種含有L1₂有序相的Ni基多層膜的制備方法，解決了Ni基金屬薄膜在600℃溫度下或經(jīng)該溫度退火處理后強(qiáng)度不足的問題，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，條件易于控制，重復(fù)性好，可用于實(shí)際應(yīng)用，也為研究其他金屬多層膜高溫力學(xué)性能的改善提供了指導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Ni基多層膜的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)

隨著MEMS行業(yè)的不斷向前發(fā)展，MEMS裝置結(jié)構(gòu)和功能變得越來越復(fù)雜。當(dāng)下，MEMS裝置多由硅基材料組成，并在可移動(dòng)組件、壓力傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀等多種類元器件以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品中獲得了愈加廣泛的應(yīng)用。到目前為止，在傳統(tǒng)基于IC技術(shù)的MEMS制造過程中，通常采用降低Si 基材料中缺陷數(shù)量方法來避免其本征脆性對(duì)Si基材料造成損害，并通過沉積多晶硅薄膜制造出了諸如加速度計(jì)和陀螺儀等類型的二維傳感器。然而，多晶硅由于其沉積后薄膜的內(nèi)應(yīng)力較大，其厚度往往被限制在幾十微米之內(nèi)。而下一代的MEMS傳感器和執(zhí)行器要求能夠在150℃以上的條件下工作，且靈敏度提高10倍，并要求極小的電位漂移以及良好的熱穩(wěn)定性。相比之下，金屬材料則具有更高的強(qiáng)度和韌性，并且相對(duì)容易制備。而在微觀上尺度上，金屬合金易于制造和成形，并且材料的性能可控。因此在極端環(huán)境和高溫的條件下，可通過開發(fā)金屬材料以實(shí)現(xiàn)在MEMS的應(yīng)用。其中，Ni基薄膜材料由于具有良好的強(qiáng)韌性與高溫抗氧化性，且相對(duì)容易制造和成形，因此，該薄膜已廣泛應(yīng)用于微彈簧、微齒輪以及微懸臂梁等結(jié)構(gòu)部件。

對(duì)于Ni基薄膜來說，純Ni薄膜由于在300℃以上內(nèi)部晶粒迅速長大，導(dǎo)致硬度出現(xiàn)顯著下降，呈現(xiàn)出高溫軟化現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了純Ni薄膜在高溫環(huán)境下的應(yīng)用。其中，作為Ni基高溫合金中最常見的高溫強(qiáng)化相，即以具有超晶格點(diǎn)陣的Ni₃Al相為代表的L1₂型有序化合物相，具有高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、耐氧化、耐腐蝕的性質(zhì)，并且在一定溫度的范圍內(nèi)，強(qiáng)度反常地隨著溫度升高而增大。這使其成為一種理想的新型結(jié)構(gòu)材料，而廣泛應(yīng)用于航空、動(dòng)力、機(jī)械、以及電子等領(lǐng)域。其中，通過磁控濺射方法所制備的純Ni和其他組分所構(gòu)成復(fù)合多層膜在超大規(guī)模集成電路(VSLI)的高密度金屬布線結(jié)構(gòu)以及微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的微小膜基器件有著良好的應(yīng)用前景。因此，可通過磁控濺射法制備Ni/Ni₃Al多層膜以獲得應(yīng)用于高溫MEMS的高強(qiáng)度Ni基薄膜材料。然而，通過磁控濺射法所制備的非平衡態(tài)Ni/Ni₃Al多層膜中難以得到具有超晶格點(diǎn)陣的L1₂型有序化合物相，該類多層膜在高溫下難以獲得所希望的強(qiáng)度。

因此，如何制備得到高溫下高強(qiáng)度的具有超晶格點(diǎn)陣的L1₂型有序化合物相Ni基多層膜是目前急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可應(yīng)用于高溫MEMS 的Ni基多層膜的制備方法，該工藝操作簡(jiǎn)單，條件易于控制，重復(fù)性好，制得的多層膜層界清晰、表面光滑平整、含有有序L1₂有序化相，具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能。