[发明专利]一种非晶Cu-Ta纳米多层膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：所述Cu-Ta非晶纳米多层膜由两种不同结构的非晶层交替叠加形成；任意一非晶层中同时含有Cu和Ta。

2.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜中，相接触的两种不同结构的非晶层的成分不一致；

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜的任意一非晶层中，Cu和Ta以合金的形式赋存，且任意一层非晶层中Ta的含量为15-90at.％。

3.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：两种不同结构的非晶层相接触所构成的界面为平直界面；且界面的成分相对于相接触的两种不同结构的非晶层的成分是连续变化的。

4.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：多层膜调制周期在1～200nm范围内。

5.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：多层膜中两种非晶的调制比范围为4:1～1:12。

6.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜的纳米压痕硬度大于10GPa；

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜在600℃退火后层状结构保持稳定；

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜在600℃退火后，纳米压痕硬度仍大于8GPa。

7.根据权利要求1所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜，其特征在于：

所述Cu-Ta非晶纳米多层膜的总厚度为30nm-3000nm；任意一非晶层的厚度为0.5nm-100nm。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述Cu-Ta非晶纳米多层膜的制备方法；其特征在于；包括下述步骤：

步骤一

以纯Cu、纯Ta作为靶材；选择衬底；将靶材固定于靶头上，调整两靶的高度及角度使两靶中心聚焦于样品台的中心；将衬底放置于样品台的设定位置上；

步骤二

抽真空，然后通入保护气体；通过磁控溅射聚焦共沉积法在衬底上沉积薄膜；沉积薄膜时，转动样品台；得到设定结构的Cu-Ta非晶纳米多层膜。

9.根据权利要求8所述的一种Cu-Ta非晶纳米多层膜的制备方法；

步骤二中；通过磁控溅射聚焦共沉积法在衬底上沉积薄膜时，衬底的温度为10-200℃；

步骤二中；通过调整Cu靶和Ta靶的功率以得到不同调制比和不同成分的Cu-Ta薄膜，初步确定共溅射多层膜的成分区间；所述Cu靶的功率调整范围为0-200W；所述Ta靶的功率调整范围为0-300W。

步骤二中；通过改变两靶功率比、样品台转速中的至少一种，来调控多层膜调制周期；所述样品台转速小于等于30转/分钟；

步骤二中；通过改变衬底离样品台中心的距离r，制备平均成分相同，调制周期及调制比不同的Cu-Ta纳米多层膜；所述r大于等于0小于等于样品台的半径。

10.一种如权利要求1-7任意一项所述Cu-Ta非晶纳米多层膜的应用，其特征在于：包括将其用于材料表面抗摩擦磨损防护、固体润滑、电子封装扩散阻挡层、热电界面中的至少一种。