[发明专利]一种制备材料芯片的正交组合掩膜方法

说明书

一种制备材料芯片的正交组合掩膜方法，设制备n种元素K个浓度水平材料芯片，按浓度水平数K刻制K块条状基础模块K₁,K₂,…K_j…,K_K；按不同顺序纵向排列K个基础模块，拼合成K个方形模块；再将方形膜块按K*(n‑1)或K*(K‑1)正交表，拼接成n块单个元素沉积掩膜；单个元素沉积时每沉积一个浓度水平，掩膜平移一格，移动K次后，完成K个浓度水平的沉积；通过K*n次沉积，最终得到K*(n‑1)或K*(K‑1)个样品；单个元素每个浓度水平出现n‑1或(K‑1)次，通过平均值分析和极差分析可得掺杂元素及其浓度水平。本发明具有元素分立、元素浓度准连续的同步筛选优势；材料芯片面积的利用率更高，筛选效率更快。

技术领域

本发明属于材料技术领域。涉及固态组合筛中的掩膜策略设计和相应掩膜刻制的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对材料性能的要求也越来越高。而材料性能主要取决于其成分和结构，(包括已知的或未知的)异性能的材料。传统的材料研究采用了串行的炒菜式的合成方法，耗时长，成本高，规律性不足。1995年以来发展了并行集成的材料合成技术，称之为材料芯片。材料芯片的提出被Science杂志推举为1998年世界十大科技进展之一。所谓材料芯片实质上是一种高密度的材料库阵列，运用并行组合掩膜策略和薄膜材料合成技术，可以快速地将成千上万种具有不同化学组分的材料并行集成到一块基片上，即为合成材料芯片。材料芯片上具有大量的不同材料的物理信息和结构信息，通过对其进行高效率的、并行的结构与性能测试，可以达到材料快速合成和优化的目的。项晓东等人最早采用二分法组合掩膜技术与溅射沉积相结合制造出世界上第一个材料芯片(Xiang X D，Sun X D，Briceno G，et al.Science，1995，268:(5218):1738)。随后材料芯片技术被成功应用于巨磁阻材料(Briceno G，Chang H Y，Sun X D，et al.Science，1995，270(5234):273)、磷光体材料(Wang J S，Yoo Y，Gao C，et al.Science，1998，279(5357):1712)、光催化材料(Kimura S.Applied Surface Science，2002，189:177)、铁电/介电材料(Chang H，Gao C，Takeuchi I，et al.Applied Physics Letters，1998，72(17):2185)、磁光材料等的研究，大大提高了新材料开发和优化的效率。近年来人们对材料芯片的测试方法与设备进行了大量的研究，然而，却忽视了研究和提出新的掩膜策略。