[發(fā)明專利]一種自支撐金屬鎢薄膜及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113802103B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 符亞軍;楊鏡鑫;王進;曹林洪;黃亞文
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02;C23C14/54;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 黃燕

本發(fā)明公開了一種自支撐金屬鎢薄膜及其制備方法與應用，屬于材料制備技術領域。上述方法包括：采用直流磁控濺射方式于基底表面沉積鎢薄膜，冷卻以使鎢薄膜與基底分離。磁控濺射條件包括：濺射氣壓為＞0且≤1Pa，濺射功率為50?90W，濺射時間為1?4h，氬氣流量為20?40sccm，靶基距為5.5?6.5cm，基底的轉速為1?10r/min，基底的溫度為200?600℃。該方法簡單便捷、成本低廉、無化學污染，能夠制備得到在無襯底支撐的條件下可獨立存在的金屬鎢薄膜。該自支撐金屬鎢薄膜表面具有微孔結構以及較高的硬度，可用于制備光電子器件等。

技術領域

本發(fā)明涉及材料制備技術領域，具體而言，涉及一種自支撐金屬鎢薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

鎢，化學元素符號是W，具有高硬度，高熔點、高電導性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、高耐磨、高耐腐蝕等優(yōu)異的物理化學性能。其主要用途為制造燈絲和高速切削合金鋼、超硬模具，也用于光學儀器，化學儀器。

自支撐薄膜是指無襯底支撐而獨立存在的薄膜，自支撐薄膜在轉移和與其他材料復合方面更具優(yōu)勢。目前還未見有關自支撐金屬鎢薄膜的相關技術。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種自支撐金屬鎢薄膜的制備方法，該方法簡單便捷、成本低廉、無化學污染，能夠制備得到在無襯底支撐的條件下可獨立存在的金屬鎢薄膜。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種由上述制備方法制備而得的自支撐金屬鎢薄膜。

本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述自支撐金屬鎢薄膜的應用。

第一方面，本發(fā)明提供一種自支撐金屬鎢薄膜的制備方法，包括以下步驟：采用直流磁控濺射方式于基底表面沉積鎢薄膜，冷卻以使鎢薄膜與基底分離；

直流磁控濺射條件包括：濺射氣壓為＞0且≤1Pa，濺射功率為50-90W，濺射時間為1-4h，氬氣流量為20-40sccm，靶基距為5.5-6.5cm，基底的轉速為1-10r/min，基底的溫度為200-600℃。

在可選的實施方式中，濺射氣壓為0.5Pa，濺射功率為80W，濺射時間為3h，氬氣流量為30sccm，靶基距為6cm，基底的轉速為7r/min，基底的溫度為400℃。

在可選的實施方式中，將基底于200-600℃條件下進行直流磁控濺射2.5-3.5h。

在可選的實施方式中，沉積鎢薄膜前，還包括對基底進行前處理。

在可選的實施方式中，前處理包括清洗和干燥。

在可選的實施方式中，清洗包括：將基底依次于無水乙醇溶液和水中超聲清洗20-40min。

在可選的實施方式中，干燥是于60-80℃的條件下烘干1-2h。

在可選的實施方式中，基底為單面拋光的單晶硅，鎢薄膜沉積于單晶硅的拋光面。

在可選的實施方式中，拋光面的光滑度不大于納米級。

在可選的實施方式中，冷卻方式為自然冷卻。

第二方面，本發(fā)明提供一種自支撐金屬鎢薄膜，經前述實施方式任一項的制備方法制備得到。

在可選的實施方式中，自支撐金屬鎢薄膜呈卷曲狀。

在可選的實施方式中，自支撐金屬鎢薄膜的斷面為柱狀晶粒堆積排列。

在可選的實施方式中，自支撐金屬鎢薄膜具有微孔結構，微孔體積為0.325cc/g。

在可選的實施方式中，自支撐金屬鎢薄膜的比表面積為0.142m²/g。