[发明专利]一种氮化铝压电薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化铝压电薄膜，其特征在于，包括钛合金基片，所述钛合金基片上由下而上依次设置有氮化铝过渡层和氮化铝功能层，所述氮化铝过渡层中铝元素与氮元素的比例范围为1:1.3～1:1.5，氮化铝功能层中铝元素与氮元素的比例范围为1:0.9～1:1.1，氮化铝过渡层和氮化铝功能层的整体厚度范围为1.5～6μm，c轴取向，应力范围为50～500MPa，所述氮化铝过渡层的厚度范围为50～600nm。

2.一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.对钛合金基片的表面进行抛光处理，清洁后将其放入中频溅射反应装置内；

B.将完成步骤A的钛合金基片加热到350～450℃，进行真空热处理，待钛合金基片的温度降至室温后，向中频溅射反应装置中通入纯氩气，对钛合金基片进行预溅射，预溅射条件如下：溅射气压为0.3～0.6Pa，功率为200～400W，溅射时间为10～30s；

C.通入氩气和氮气的混合气体，其中氮气的分压不低于40％，在完成步骤B的钛合金基片表面沉积氮化铝过渡层，溅射条件如下：溅射气压为0.6～1Pa，溅射功率为1500～2000W，溅射时间为5～60min；

D.通入氩气和氮气的混合气体，氮气的分压为20％～30％时，在氮化铝过渡层上沉积高(0002)择优取向的氮化铝薄膜，其溅射条件如下：溅射气压为0.7～1.1Pa，溅射功率为2000～3000W。

3.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤A中的对钛合金基片的抛光处理具体包括

A1.依次使用P400、P600、P800、P1200及P2000的水磨砂纸对钛合金基片进行表面抛光处理；

A2.采用纳米氧化铝抛光膏对完成步骤A1的钛合金基片进行表面抛光处理。

4.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤A中的清洁具体包括为，将抛光处理后的钛合金基片依次浸入丙酮、乙醇及去离子水中超声清洗，然后利用去离子水冲洗钛合金基片表面，最后用干燥的氮气吹干。

5.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述溅射靶的靶材为纯度大于99.999％的铝靶，所述氩气为高纯氩气，氮气为高纯氮气。

6.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤B或C或D中，在通入纯氩气或氩气和氮气的混合气体之前，中频溅射反应装置的真空反应腔内的背底真空度小于3×10^-4Pa。

7.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤C和D中，通入氮气之后，先在氮气分压为40％～50％的条件下预溅射30min，然后将氮气分压调节至其工作点预溅射30min，使电压和电流稳定在工作点。

8.如权利要求2所述的一种氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于，所述溅射靶为双铝靶平行布置，钛合金基片固定在溅射靶前方的夹具上，夹具在自转的同时围绕双铝靶中心做行星旋转。