[发明专利]一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料中新型金属和合金材料技术领域，特别涉及一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料及其制备方法。

背景技术

等离子体领域最近一直受到大家的极大的关注，表面等离子体是存在于金属与介质材料界面的一种场分布，并且主要由表面等离子体波和局域表面等离子体组成，主要拥有两个明显的特点：1、提供了一种方法将可见光引入到半波尺度；2、提供了局域的较强的光场强度。从第一个特点中我们可以发现，等离子体技术为在纳米尺度下光的控制提供了一个桥梁，可以将可见光波引入到纳米尺度中，产生很多新颖的现象。另外由于在等离子体材料具有的很强的表面局域场，使得他在非线性光学，表面拉曼增强，表面荧光增强，生物传感以及左手材料等方向有着广泛的应用。

虽然表面等离子体受到大家极大的关注，但是等离子体是存在于含正负介电常数两种材料的界面处，因此金属材料目前是使用最为广泛的表面等离子体材料之一，但是由于金属材料的介电虚部较大使得等离子体损耗较大，这影响了表面等离子体的应用。目前使用较广的金属材料包括银、金、铜以及铝等，材料种类较少且损耗较大。为了克服材料的本征损耗，Khurgin等人提出了利用增益介质（如罗丹明800和罗丹明6G等不同的染料分子）对损失进行补偿，但是这种方法通常需要较强的激发光源（如调Q泵浦激光器）这将不可避免的引入额外的噪声并且使制备过程复杂化。因此，如何从基本材料入手，寻找更低损耗的基材，才是解决等离子体应用中能量损失的根本手段，并且能够根据不同应用的需要选择最合适的材料。金属合金材料，和金属材料一样具有较高的自由电子浓度和迁移率，同时合金材料的种类多，拥有各种不同的性能，因此是一类非常具有应用前景的等离子体基材。

发明内容

本发明提供了一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料及其制备方法，可以很好的丰富现在相对较为单一的等离子体基材。制备得到的多晶银铂合金等离子体薄膜材料具有介电函数可调，且相对来说具有较低的损耗值，在某些特定的领域具有较大的应用前景。

一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料，其通式为Ag_1-xPt_x，其中x表示合金中Pt的原子百分比，其范围为0.04~0.25，薄膜厚度为50~200纳米。

所述薄膜材料的厚度优选90~150纳米。

一种多晶银铂合金等离子体材料的制备方法，采用磁控溅射工艺制备，所用的溅射靶材为复合靶材，其与拟溅射的银铂合金薄膜成分相同，溅射气体是氩气，在纯银基底靶材上分别放置1~4个纯铂圆片，纯铂片与溅射银靶的溅射总面积的比值为0.04~0.16，该方法具体步骤如下：

a. 以单晶硅为基片，将基片分别先后用丙酮、无水乙醇、超纯水超声清洗8~10分钟，然后将基片浸入质量分数为4%的氢氟酸溶液中，浸泡20秒后取出晾干；

b. 采用超高真空直流磁控溅射镀膜机，在靶台上面安装纯度为99.99%的银靶材；将多个纯度为99.99%的铂圆片均匀等间隔的摆放在溅射靶的圆环状刻蚀区域中，形成复合靶材；

c. 将基片安装在基片转台上，基片与靶材的间距为6 cm；

d. 抽真空，使溅射真空室的背底真空度小于1.5×10^-4 Pa；

e. 将99.999%的高纯度的氩气通入真空室，氩气流量为9~11 sccm；

f. 当溅射气压值为0.5 Pa时，将超高真空闸板阀的开启度设定为10%~15%；

g. 待真空度稳定以后，在银靶材上设定30~35瓦的直流功率，电流大小为0.1安，预溅射5~10分钟；

h. 打开基片与靶材之间的样品挡板溅射成膜，基片以15转/分钟的速度均匀旋转，控制溅射时间为200~400秒成膜，此时基片不加热，保持常温状态；

i. 溅射完成后，关闭分子泵和机械泵，打开真空室，取出所制备的一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料。

步骤a中所述单晶硅为取向为100的N型单晶硅。

步骤e中所述氩气流量优选为9.5~10.5 sccm。

步骤e中所述氩气流量最优选为10.2 sccm。

步骤g中所述直流功率优选为32瓦。

将步骤i中所制备的一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料放入Ar气保护下的管式炉中进行退火，退火温度为100~300°C，退火时间为半小时。

本发明的有益效果为：