[发明专利]一种多孔硅基薄膜及制备方法

权利要求书

1.一种多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，采用物理气相沉积或者化学气相沉积的方法将Si薄膜与选定的另一种薄膜制备成多层膜结构，被选定的另一种薄膜材料既作为Si扩散出来的辅助材料，又作为Si复合负极中的复合材料；然后在适当的温度下进行热处理，发生非对称扩散，部分硅颗粒从另一种物质中扩散出来，之后将扩散到表面的Si去除即得到具有空隙结构的Si基多层膜负极。

2.根据权利要求1所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述另一种薄膜的材料为与Si扩散系数不同的的物质，Si在该物质中的扩散系数远大于该物质在Si中的扩散系数，这样Si将扩散至该物质另一侧从而由于Si薄膜中Si的流失而形成空隙。

3.根据权利要求2所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，另一种薄膜的材料包括但不限于TiO₂或SiO₂。

4.根据权利要求2所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，首先利用磁控溅射方法制备成硅与另一种物质的多层膜，厚度为400-2000nm，然后在管式炉氩气氛围中热处理，热处理温度为300-500℃，处理时间2-6小时；再在表面溅射一层比较薄的金属，重复此过程若干次至理想的薄膜厚度。

5.根据权利要求4所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，所述薄的金属包括但不限于铜、钛。

6.根据权利要求1所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，适当的热处理温度和时间，发生柯肯达尔效应，调控热处理的温度和时间来控制硅的扩散速率以及扩散量。

7.根据专利要求5所述的多层硅基薄膜的制备方法，其特征在于，多层膜掺金属的目的一方面在于改善多层膜的导电性，有利于电子的快速传输，另一方面在于增加吸附性，有利于金属和接下来镀多层膜的吸附接触。

8.根据权利要求5所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，另一种薄膜的材料为TiO₂，所述利用磁控溅射方法制备成Si、TiO₂多层膜，Si/TiO₂的单层厚度比可以调整。

9.根据权利要求8所述的多孔硅基薄膜的制备方法，其特征在于，制备的多层膜Si:TiO₂＝10nm:3nm；具体包括以下步骤：

将预先打磨粗糙的Cu箔，用浓盐酸洗掉表面的氧化层，再用酒精擦洗，之后再倒入有酒精的烧杯中，超声20min，温度设置为30℃，最后固定在溅射台腔体内的基底座上；

将腔体的真空度抽至2.4×10^-4Pa左右，镀膜时的真空度调整在1.0Pa左右，工作气体为流速20sccm的高纯氩气，给靶材通电之后即可出现辉光现象，开始溅射镀膜；

在制备多层膜前，首先在Cu箔的表面溅射一层Ti(C)过渡层(厚度为25nm)，C的电流从0升至0.3A，电流上升速度为0.05A/min；Ti的电流从0.6A逐渐降至0A，电流下降速度为0.1A/min，Ti和C同时溅射；

过渡层溅射完成后，开始溅射Si和TiO₂的多层膜，溅射单层Si和TiO₂的厚度分别为10nm和3nm，Si和TiO₂共循环35次，Si和TiO₂的沉积速率分别为7nm min^-1、和6nm min^-1；

接下来制备好Si/TiO₂薄膜置于管式炉中煅烧，设定程序温度350℃，时间2h，保护气体是氩气，气体流速60sccm；

再在薄膜上溅射一层大约10nm的金属，本实验溅射的为铜；

之后重复上述步骤4次至2μm左右。

10.权利要求1-9中任一项所述方法制备的多孔硅基薄膜。