[发明专利]一种B-C-N三元薄膜的制备及热处理方法

权利要求书

1.一种B-C-N三元薄膜的射频(13.56MHz)磁控溅射制备方法，其特征是：

首先，将金属基体材料表面抛光，并分别用丙酮、酒精和去离子水等在超声波清洗器中各清洗约10min后，用氮气吹干备用。

随后，将基体材料置于真空室内的样品台上，并将Ti靶和石墨/硼复合靶分别置于不同的靶位，其中所述的石墨/硼复合靶是将环状的硼套在圆片状的石墨外，且石墨与硼的面积比在2.5∶1-2∶1之间，石墨的纯度为99.999％、硼的纯度为99.9％，石墨/硼复合靶与基体材料距离为7-8cm。

随后将真空室内真空度抽到≤5×10^-4Pa，同时通入流量为8-10sccm的Ar，当真空室气压为2-4Pa时，预溅射2-3min，预溅射的功率为50-70W，以进一步清洗基体材料的成膜表面。

随后维持Ar的流量为8-10sccm，控制基体材料温度为40-50℃，当真空室气压为1-1.5Pa时，向基体材料施加100-150V的负偏压，同时移开Ti靶的挡板，以50-70W的功率进行溅射，溅射时间为5-10min，以形成一层纯Ti薄膜。

随后开始通入流量为0.3-0.6sccm的N₂，并维持Ar的流量为8-10sccm、真空室气压为1-1.5Pa、基体材料的负偏压为100-150V、基体材料的温度为40-50℃，继续以50-70W的功率进行溅射，溅射时间为15-25min，以形成一层Ti-N二元薄膜。

随后维持Ar的流量为8-10sccm、真空室气压为1-1.5Pa、基体材料的负偏压为100-150V，升高基体材料的温度为250-300℃，N₂的流量为0.8-1sccm，移开石墨/硼复合靶的挡板，Ti靶维持以50-70W的功率进行溅射，而石墨/硼复合靶以100-110W功率进行溅射，溅射时间为15-25min，以形成Ti-B-C-N四元薄膜。

随后维持Ar的流量为8-10sccm、真空室气压为1-1.5Pa、基体材料的负偏压为100-150V、基体材料的温度为250-300℃，关闭Ti靶挡板而维持石墨/硼复合靶溅射，N₂的流量升高为3.5-4.5sccm，溅射功率升高至130-140W，溅射时间为80-100min，以形成B-C-N三元薄膜。

随后维持Ar的惰性气氛，在700-750℃的温度下对薄膜进行退火处理，处理时间为60-90min。

2.根据权利要求1所述的一种B-C-N三元薄膜的射频(13.56MHz)磁控溅射制备方法，其特征是：所述B-C-N薄膜的厚度约为150nm，硬度约为14GPa，并且元素的原子百分含量为22.3B-51.6C-26.1N。