[发明专利]一种硬质硼化锆/氧化锆纳米多层膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种硬质ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜，其特征在于它是在硅（Si）基底上周期性分别沉积ZrB₂层和ZrO₂层制备ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜；其中ZrB₂和ZrO₂的沉积周期为40nm，沉积的调制比依次为：_tZrB2：t_ZrO2=1:1；2-5:1，共沉积20个周期，薄膜总层厚为800-900纳米。

2.权利要求1所述ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜的制备方法，其特征是：利用FJL560CI2型超真空射频磁控溅射系统，基底温度为室温，用Ar⁺分别轰击ZrB₂和ZrO₂两个靶，在硅（Si）基底上依次沉积ZrB₂层和ZrO₂层制备ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜，采用机械泵和分子泵抽真空，本底真空3.9×10^-4 Pa~4.0×10^-4 Pa，气压值由电离规管来测量，沉积过程中溅射气体选用纯Ar₂，氩气流量控制在40cm³/min；沉积过程中总的工作气压保持在0.5Pa~0.55Pa之间，其中ZrB₂和ZrO₂沉积的调制周期为40nm，薄膜总层厚为800-900纳米。

3.权利要求2所述的制备方法，其中所采用的单晶Si（100）片为基底，先依次用丙酮和无水乙醇超声清洗15min，烘干后安装在磁控溅射腔室上方可转动的样品台上，在沉积薄膜以前，先在工作气压2 Pa的条件下，用偏压-300 V的Ar⁺对样品进行清洗15 min，再将ZrB₂和ZrO₂靶预溅射15 min，进行靶清洗，沉积薄膜时，首先沉积一层90纳米厚的Zr金属单质在基片上作为过渡层，然后用电脑编写操作指令，将基底样品旋转至溅射靶材上方位置并精确控制每个样品的溅射时间，从而获得两种靶材材料以不同厚度周期性交替沉积的调制结构；用Ar⁺ 溅射两个靶源，射频靶ZrB₂的溅射功率为120W, 射频靶ZrO₂的溅射功率为80 W，靶基距为7 cm, 基底偏压-40V。

4.权利要求2所述的制备方法，其特征是没有任何离子束辅助和高温高压的苛刻条件要求情况下，在Ar₂环境下生长沉积ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜。

5.权利要求1所述ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜在制备较高硬度、高弹性模量和高温抗氧化的纳米多层膜方面的应用。

6.权利要求1所述ZrB₂/ZrO₂纳米多层膜硬质在改善机械零部件的表面性能方面的应用；所述的机械零部件指的是：切削工具、模具、微机械、微电子；所述的部件表面性能指的是：提高部件表面的耐磨、高温抗氧化涂层的功能。