[发明专利]梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法

权利要求书

1.梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，以金属A作为靶A，以金属B作为靶B，以氩气和氧气作为共溅射气体，采用溅射功率渐变控制器控制共溅射过程中靶A和靶B的起始溅射功率和功率渐变速率，在渐变溅射条件下进行反应溅射，在基片表面沉积梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜，从薄膜底部至薄膜顶部形成金属离子A/B比例的梯度变化，所述多元金属氧化物为A_xB_yO_z，其中，A为金属A，B为金属B，O为氧原子，x、y、z指金属A，金属B，氧原子O的化学剂量。

2.根据权利要求1所述梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，靶A和靶B起始溅射功率为20～500W，预溅射时间为1～30min；靶A以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递减，靶B以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递增，共溅射时间为1～60min。

3.根据权利要求1所述梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，靶A和靶B起始溅射功率为20～500W，预溅射时间为1～30min；靶A以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递增，靶B以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递减，共溅射时间为1～60min。

4.根据权利要求1或2所述梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，基片经清洗后固定在溅射室内可旋转加热的样品台上，靶A和靶B两靶材轴心均与样品台垂直中轴线成20～60°角，靶A中心与样品台中心距离为5～20cm，靶B中心与样品台中心距离为5～20cm；本底真空度上限为10^-2Pa，共溅射反应压强为0.1～1.5Pa，Ar和O₂的体积比为1:4～1:1，流量范围为1～100sccm；样品台旋转速率为5～30转/分钟。

5.根据权利要求1或2所述梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

将清洗后基片固定在溅射室内可旋转加热的样品台上，关闭进样舱门，开启真空泵及与其连接的电磁阀，开始抽真空至压力低于10^-2Pa，开启样品台旋转，通入共溅射气体至预设压强范围0.1～1.5Pa，开启电源A和电源B进行预溅射，预溅射的功率为起始溅射功率，起始溅射功率为20～500W；预溅射时间为1～30min，预溅射时挡板关闭；

预溅射完成挡板自动打开进行反应溅射，反应溅射压强将通过真空计检测，并通过实时调控共溅射气体Ar/O₂的进气速率，获得预设的反应压强0.1～1.5Pa；溅射过程中采用溅射功率渐变控制器分别控制共溅射过程中靶A和靶B的起始溅射功率和功率渐变速率，在渐变溅射条件下进行反应溅射，靶A和靶B起始溅射功率为20～500W，靶A以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递减，靶B以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递增，或，靶A以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递增，靶B以起始溅射功率为基准，溅射功率以1～30W/min的渐变速率逐渐递减，溅射时间为1～60min；到设定的反应溅射时间关闭挡板，关闭溅射电源，停止样品台旋转，关闭真空泵与腔体之间的电磁阀，继续通Ar至腔体内压强为大气压，关闭共溅射气体进气阀门，取出样品。

6.根据权利要求1或2所述梯度自掺杂纯相多元金属氧化物薄膜的磁控溅射制备方法，其特征在于，靶A和靶B的分别有独立的溅射电源，溅射起始功率溅射过程中的渐变速率均通过溅射功率渐变控制器来设置，且预溅射时间、反应共溅射气体Ar/O₂比例、气体流量范围、渐变溅射时间、样品台旋转速率均在人机友好交互界面进行设置，实现反应共溅射过程中的全自动控制。