[发明专利]一种制备Er2O3涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于反应溅射技术领域，特别涉及一种制备Er₂O₃涂层的方法。

背景技术

Er₂O₃具有较高的介电性能、良好的光电性能以及优良的抗腐蚀性能，使其在微电子、光电子、腐蚀与防护以及核应用等领域有着广泛的应用前景。制备结晶良好、致密、结合力强的高质量Er₂O₃涂层具有重要的意义。

目前，各种制膜的方法都可用来制备Er₂O₃涂层，如PLD、溅射、电子束蒸发、溶胶-凝胶、化学气相沉积、原位液浸镀生长等。磁控溅射作为常规的薄膜制备方法有着广泛的应用，可使用Er₂O₃陶瓷靶采用射频磁控溅射制备，也可使用Er金属靶采用直流或射频磁控溅射制备。但Er₂O₃陶瓷靶溅射效率过低，不利于规模应用；金属靶反应磁控溅射容易在靶材表面生成氧化物，使得涂层沉积速率不易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备Er₂O₃涂层的方法，其特征在于，以纯金属Er靶为靶材，采用反应溅射法制备Er₂O₃涂层，包括以下步骤：

(1)将石英基底放置在加热器上，安装靶材，调节靶基距为30～50mm；

(2)抽真空至真空度不大于3.0×10^-3Pa，打开加热器电源，将基底加热至700～800℃；

(3)通入氩气和水蒸气，将气压调至0.1～0.8Pa，其中水分压为0.04～0.08Pa，开溅射，将溅射功率增加至80～100W，辉光稳定后，移开挡板，开始沉积；

(4)沉积20～40分钟后，关挡板，关溅射，断开氩气和水蒸气，切断加热电源，关真空系统，得Er₂O₃涂层。

所述纯金属Er靶纯度为99.9％。

所述水蒸气由真空蓄水罐提供，真空蓄水罐保持恒温，以保持水蒸气蒸发量的恒定。

在上述Er₂O₃涂层的制备方法中，步骤(2)中，要求背底真空尽可能高，以避免腔体残余O₂对实验结果造成影响，提高实验结果的可控性。

在上述Er₂O₃涂层的制备方法中，步骤(3)中，水蒸气作为反应气体，提供反应所需氧原子；同时提供氢原子，降低靶材表面氧化程度，因此水蒸气量是实验的关键参量之一。水蒸气由真空蓄水罐提供，水蒸气由真空蓄水罐通过蒸发经管道进入腔体，因此要求蓄水罐温度尽可能稳定，最好能够保持恒温，以保持水蒸气蒸发量的恒定。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种制备Er₂O₃涂层的可行技术。反应溅射提高了溅射效率，水蒸气作为反应气体，同时防止了靶材表面的氧化，提高了沉积速率的可控性。本发明是一种沉积速率既快又可控的Er₂O₃涂层制备方法。

附图说明

图1是本发明所使用设备结构示意图；

图2是本发明实施例1所制备的Er₂O₃涂层x射线θ-2θ扫描图；

图3是本发明实施例1所制备的Er₂O₃涂层SEM扫描形貌图；

图4是本发明实施例2所制备的Er₂O₃涂层x射线θ-2θ扫描图；

图5是本发明实施例2所制备的Er₂O₃涂层SEM扫描形貌图；

图6是本发明实施例3所制备的Er₂O₃涂层x射线θ-2θ扫描图；

图7是本发明实施例3所制备的Er₂O₃涂层SEM扫描形貌图；

图8是本发明实施例3所制备的Er₂O₃涂层断面形貌。

图中标号：1-Ar气质量流量计；2-截止阀；3-溅射靶；4-挡板；5-加热器；6-分子泵；7-机械泵；8-真空计；9-闸板阀；10-蓄水罐；11-控制阀；12-混气室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：