[發(fā)明專利]一種高熵合金組合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010316745.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111549301B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏原;許億;李光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C23C14/14;C23C14/35
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種高熵合金薄膜，其特征在于，所述高熵合金薄膜為：通過將高熵合金靶材經(jīng)磁控濺射而制得的非晶薄膜；

其中，所述磁控濺射為直流磁控濺射，且所述直流磁控濺射具體包括：

S100、將基片和所述高熵合金靶材相對置于真空室中，抽真空至真空度不高于5×10^-3Pa；

S200、向真空室中通入惰性氣體至真空度為0.3～1.5Pa，對基片和所述高熵合金靶材進行清洗；

S300、通過氣體流量調(diào)整，將真空室氣壓保持在0.3～0.7Pa的條件下，以氬氣作為濺射氣體，調(diào)整偏壓進行磁控濺射，在所述基片表面沉積得到高熵合金薄膜；

所述高熵合金靶材由Al、Cr、Ti、Gd和Zr組成，以所述高熵合金靶材的總原子數(shù)為基準(zhǔn)，Al的原子數(shù)占比為10～35%，Cr的原子數(shù)占比為10～35%，Ti的原子數(shù)占比為10～25%，Gd的原子數(shù)占比為10～25%，Zr的原子數(shù)占比為10～25%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熵合金薄膜，其特征在于，以所述高熵合金靶材的總原子數(shù)為基準(zhǔn)，Al的原子數(shù)占比為20～25%，Cr的原子數(shù)占比為20～25%，Ti的原子數(shù)占比為15～25%，Gd的原子數(shù)占比為10～15%，Zr的原子數(shù)占比為10～15%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高熵合金薄膜，其特征在于，所述高熵合金薄膜的厚度為1～2μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高熵合金薄膜，其特征在于，所述高熵合金薄膜與所述高熵合金靶材中相對應(yīng)的元素的原子數(shù)之比各自為0.9～1.1。

5.一種如權(quán)利要求1所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，包括：將高熵合金靶材進行磁控濺射，制得高熵合金薄膜;

其中，所述高熵合金靶材由Al、Cr、Ti、Gd和Zr組成，以所述高熵合金靶材的總原子數(shù)為基準(zhǔn)，Al的原子數(shù)占比為10～35%，Cr的原子數(shù)占比為10～35%，Ti的原子數(shù)占比為10～25%，Gd的原子數(shù)占比為10～25%，Zr的原子數(shù)占比為10～25%。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，所述磁控濺射為直流磁控濺射，且所述直流磁控濺射具體包括：

S100、將基片和所述高熵合金靶材相對置于真空室中，抽真空至真空度不高于5×10^-3Pa；

S200、向真空室中通入惰性氣體至真空度為0.3～1.5Pa，對基片和所述高熵合金靶材進行清洗；

S300、通過氣體流量調(diào)整，將真空室氣壓保持在0.3～0.7Pa的條件下，以氬氣作為濺射氣體，調(diào)整偏壓進行磁控濺射，在所述基片表面沉積得到高熵合金薄膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S100和步驟S200之間還包括對真空室進行加熱，并使得真空室的溫度保持在200～400℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S200中對基片的清洗和對高熵合金靶材的清洗順次進行；且，

對基片的清洗為通入惰性氣體，在基片上加載偏壓至偏壓值為-1000～-600V，調(diào)整真空室氣壓大小為0.8～1.5Pa，清洗5～20min；對高熵合金靶材的清洗為通入惰性氣體，在高熵合金靶材上施加靶電壓，電流大小為0.5A～1A，真空室氣壓大小為0.3～0.7Pa，清洗時間為3～5min。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，所述基片為單晶硅片，且所述基片和所述高熵合金靶材之間的距離為8～12cm。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高熵合金薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S100中還包括將基片進行預(yù)清理后再置于真空室中，所述預(yù)清理過程具體包括：將基片表面經(jīng)打磨拋光，而后順次經(jīng)丙酮、去離子水和酒精超聲洗滌后干燥。