[發明專利]在基體表面制備含Si/Six

有效

• 申請號: 202010155421.7
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111235570B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王靜;王寧;侯保榮;戈成岳;李紅玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C14/35;C23C14/16;C23C16/50;C23C16/34;C23C14/02;C23C16/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發明屬于表面改性領域，具體的說是涉及一種Si/Si_xN_y梯度改性膜及其在基體表面沉積梯度改性膜的方法。采用磁控濺射技術，在處理后的基體表面上沉積硅過渡層；然后利用磁控濺射和化學氣相沉積相結合于過渡層表面沉積Si/Si₃N₄梯度層，即于基體表面形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。本發明改性膜可以應用于銅、鋁等軟質金屬，所制備的含Si/Si_xN_y梯度的改性膜均勻、致密，能夠顯著提高金屬基體的硬度、耐磨損以及耐腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于表面改性領域，具體的說是涉及一種在基體表面制備含Si/Si_xN_y梯度的改性膜及方法。

背景技術

隨著電子科技的進步，電子產品越來越向輕、薄、小方向發展，這就對散熱材料提出更高要求。銅、鋁是常用的散熱材料，都存在硬度低、不耐腐蝕、不耐磨損等缺陷。氮化硅是一種重要的陶瓷材料，它具有硬度高、抗腐蝕、耐高溫、導熱性與絕緣性好、光電性能優良等優點，因而在微電子、微機械、材料表面改性等諸多領域都得到廣泛的應用。通過在銅、鋁等軟質金屬基底上制備氮化硅改性膜，能夠借助其高硬度、耐腐蝕、良好的導熱性等，提高基底的物化性能。

發明內容

本發明提供了一種利用微波等離子體增強化學氣相沉積技術，在銅、鋁等軟質金屬基底上，制備Si/Si_xN_y梯度改性膜及其在基體表面沉積梯度改性膜的方法。

為實現上述目的，本發明的目的由以下技術方案實現：

一種在基體表面制備含Si/Si_xN_y梯度的改性膜的方法，采用磁控濺射技術，在處理后的基體表面上沉積硅過渡層；然后利用磁控濺射和化學氣相沉積相結合于過渡層表面沉積Si/Si₃N₄梯度層，即于基體表面形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。

進一步的說，在真空條件下，利用Si靶磁控濺射物理氣相沉積 (MS-PVD)于處理后的基體表面形成Si過渡層；而后，在此條件下通入氮氣，在磁控濺射與化學氣相沉積(MS-PVD+PECVD)的共同作用下，利用Si和氮氣反應，隨著氮氣的通入逐步形成穩定的產物，進而于過渡層表面沉積Si/Si₃N₄梯度層，即于基體表面形成含Si/Si _xN_y梯度的改性膜；其中，磁控濺射與化學氣相沉積共同作用下氬氣與氮氣的流量比為6-3:1。

所述磁控濺射與化學氣相沉積共同作用沉積后，以氬氣為保護氣體于真空室中冷卻30min，冷卻后經He等離子體轟擊表面，去除表層不穩定結構，形成穩定的Si_xN_y層；而后于穩定的Si_xN_y層表面再通過磁控濺射與化學氣相沉積(MS-PVD+PECVD)的共同作用修飾，即形成含Si/Si_xN_y梯度的改性膜。

所述處理后的基體為首先采用砂紙對金屬基體進行水磨、拋光；而后依次經丙酮、無水乙醇、去離子水對拋光后金屬基體進行超聲波清洗，清洗后經惰性氣體吹干，吹干后放入真空室中，經氬等離子體濺射清洗基底，待用。

所述基體為軟質金屬的銅或鋁。

具體為：

(1)采用不同型號的砂紙對金屬基體進行水磨，然后采用砂磨膏拋光到鏡面效果。

(2)分別采用丙酮、無水乙醇、去離子水對金屬基體進行超聲波清洗，惰性氣體吹干后，放入真空室中。