[发明专利]一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法

权利要求书

1.一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：硬质铜合金包括由非晶硼基质包裹纳米级柱状铜晶构成的类竹子结构，纳米级柱状铜晶的平均直径为10nm，纳米级柱状铜晶内部晶格条纹一致，长度贯穿整个硬质铜合金；

硼元素的含量为20-30at％；

硬质铜合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)靶材和基片的选择

所用靶材为纯铜靶和带有铜背板的纯硼靶，所用基片为单面抛光单晶硅，抛光面取向为(110)晶面，以及双面抛光蓝宝石，抛光面取向为(001)晶面；

(2)准备工作

铜靶和硼靶安装在与水平方向呈45°的靶位上，铜靶连接直流电源，硼靶连接射频电源，两种基片切割并进行清洗处理后安装在样品台上，将靶基距调整为8cm；

(3)镀膜过程

向腔体中通入高纯氩气，气体流量为80sccm，总压强为0.8Pa；

样品台的旋转速度为10rpm，基片施加-80V的负偏压；

开启铜靶连接的直流电源，直流电源的功率设置为20W，开启硼靶连接的射频电源，射频电源的功率设置为15-35W，进行预溅射；

5min后，打开靶挡板和样品挡板进行共溅射，最后获得铜金属薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：硬质铜合金厚度为500nm。

3.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：步骤(2)中基片的清洗处理过程为将两种基片切割成合适大小后先后使用无水乙醇和丙酮超声清洗15min，然后用氮气吹干，安装在样品台上。

4.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：步骤(2)中的准备工作还包括在镀膜沉积之前确保镀膜室的清洁，所有密封处用酒精无尘布擦拭干净，随后用机械泵和分子泵组成的真空系统对镀膜室抽真空，使真空度在6×10^-4Pa以下。

5.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：步骤(3)中的共溅射时间为2-3小时。