[發(fā)明專利]一種薄膜材料的改性方法及改性薄膜材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010611122.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111910155B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪賓;張帆;許涌;張悅;趙巍勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)合肥創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): C23C14/18
• 分類號(hào): C23C14/18;C23C14/58;C23C14/30;C23C14/35;C23C14/48
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 汪貴艷

本發(fā)明公開(kāi)了一種薄膜材料的改性方法及改性薄膜材料，其包括在薄膜的至少一個(gè)表面蒸鍍上納米貴金屬層，獲得表面處理材料；對(duì)表面處理材料注入氫離子。本發(fā)明對(duì)薄膜材料通氫氣熱處理前進(jìn)行貴金屬蒸鍍，使得薄膜材料表面的貴金屬能夠?qū)潆x子獲得更好吸附，使得氫離子可以注入薄膜材料中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜材料的改性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜材料的改性方法及改性薄膜材料。

背景技術(shù)

氫離子摻雜涉及到氫離子注入材料中的方法，通過(guò)氫離子摻雜可以實(shí)現(xiàn)新的物相以及調(diào)控材料新物性。近年來(lái)，通過(guò)氫摻雜獲得材料新物相和新物性的方法得到研究人員的廣泛關(guān)注。例如，通過(guò)對(duì)VO₂薄膜注入氫離子可以用于制作高靈敏的紅外探測(cè)器，對(duì)超晶格材料注入氫離子可以實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)相變、磁性和電學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，通過(guò)氫離子的注入還可以用于調(diào)控超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。此外，通過(guò)注入氫離子對(duì)薄膜材料實(shí)現(xiàn)電學(xué)性質(zhì)的調(diào)控使其在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，可以用于制作納米級(jí)薄膜晶體管。因此，本發(fā)明針對(duì)材料的氫離子可控注入無(wú)論對(duì)前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究，還是工業(yè)界實(shí)際應(yīng)用都具有重要意義。

目前，針對(duì)薄膜的氫離子注入方法有以下幾種：(1)離子液體注入，通過(guò)離子液體施加電場(chǎng)把氫離子注入到薄膜中；(2)等離子體氫注入，在真空中將氣體注入真空室，通過(guò)射頻放電使氣體電離，并在等離子體和襯底之間施加電場(chǎng)，利用電場(chǎng)加速等離子體中的氫離子到襯底上實(shí)現(xiàn)氫離子注入薄膜中；(3)高溫退火注入，即樣品在氫氣環(huán)境中進(jìn)行高溫退火處理，從而將氫離子注入到薄膜中。這些氫離子注入材料的方法，仍存在一些問(wèn)題，例如，離子液體注入氫的方法，難以實(shí)現(xiàn)大面積的氫注入，而且離子液體還對(duì)薄膜存在污染的情況；等離子體氫注入由于采用高能離子的轟擊，故對(duì)薄膜樣品存在損傷；高溫退火注入氫的方法，通常溫度較高，不僅存在安全隱患而且氫離子注入效率低。因此急需發(fā)展一種相對(duì)安全高效的氫離子注入材料的方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)相關(guān)新材料的開(kāi)發(fā)、新物性的探索以及半導(dǎo)體中薄膜晶體管的應(yīng)用具有重要意義和價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種薄膜材料的改性方法及改性薄膜材料，搞了氫離子注入的效率與安全性。

一種薄膜材料的改性方法，其包括以下步驟：

(1)在薄膜的至少一個(gè)表面蒸鍍上納米貴金屬層，得表面處理材料；

(2)對(duì)表面處理材料注入氫離子。

進(jìn)一步方案，步驟(1)中蒸鍍?yōu)殡娮邮翦儭⒋趴貫R射蒸鍍或化學(xué)蒸鍍。

進(jìn)一步方案，步驟(1)中所述薄膜為包括VO₂、SrCoO_2.5、WO₃、NiO、EuO、TiO₂；所述貴金屬為金或鉑。

進(jìn)一步方案，步驟(2)中注入氫離子是將表面處理材料置于管式爐中，抽真空后向管式爐中通入氫氣，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行加熱退火處理。

優(yōu)選方案是，所述表面處理材料是置于放置在管式爐中的襯底上的；所述襯底為Al₂O₃、SrTiO3、Si或TiO₂。

進(jìn)一步方案，抽真空后管式爐中的壓力為10^-3-10^-1Pa。

所述氫氣的體積濃度為1％-4％。

所述加熱退火處理的溫度為100-300℃。

本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供一種經(jīng)上述改性方法制備的改性薄膜材料。