[发明专利]一种MoV合金薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种MoV合金薄膜的制备方法，先采用磁控溅射共沉积法制备沉积态的MoV合金薄膜，然后经高真空623K退火处理，得到MoV合金薄膜。本发明采用金属钒对钼进行合金化，结合采用磁控溅射共沉积法制备沉积态的MoV合金薄膜，显著提高了金属Mo的强度和室温韧性，且通过调控磁控溅射共沉积过程有效控制了MoV合金薄膜的性能，扩大了金属Mo作为薄膜材料的应用范围，延长了保护部件的寿命，实用性强，易于实现工业推广，且成本较低。

技术领域

本发明属于金属薄膜材料制备技术领域，具体涉及一种MoV合金薄膜的制备方法。

背景技术

金属钼为难熔体心立方结构金属，具有较强的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性及高温力学性能，并且在很宽的温度范围和较大的应变下都具有较高的强度，因而广泛应用于航空航天、微电子、冶金、能源和化工领域。例如，微电子工业中常利用钼的高熔点、低膨胀系数和较低的二次电子发射率等，广泛用于制造电子管、晶体管的栅极、屏极和高级电光源的电源引出线等；并且金属钼对激光具有较高的反射率，可以作为材料的保护膜使内部材料不易被激光损坏，因此可以作为激光反射镜；此外，由于钼的高熔点和耐蚀性，可以作为喷涂及薄膜材料，大大提高被保护材料的耐蚀性，延长部件寿命。

但是对于钼金属材料而言，其体心立方结构使其具有较高的韧脆转变温度，其韧脆转变温度在298K～393K，随着外界温度的降低，表现出韧-脆转变特性，因此在室温下易发生脆性断裂而失效。在室温下缺乏韧性和高温下的适应性，是钼金属应用中的瓶颈。金属钒同为体心立方金属结构，但是其属于第五族元素。通过密度泛函理论模拟计算(abinitio density functional calculations)证明，由于钒存在正方对称结构的剪切不稳定性，材料在达到理论拉伸强度时发生剪切变形，因此具有较好的韧性。可以通过向钼中添加金属钒提高钼金属的韧性。但是通过文献查找，未发现提高其室温韧性的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种MoV合金薄膜的制备方法。该方法采用金属钒对钼进行合金化，结合采用磁控溅射共沉积法制备沉积态的MoV合金薄膜，显著提高了金属Mo的强度和室温韧性，且有效控制了MoV合金薄膜的性能，扩大了金属Mo作为薄膜材料的应用范围，延长保护部件的寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种MoV合金薄膜的制备方法，其特征在于，先采用磁控溅射共沉积法制备沉积态的MoV合金薄膜，然后经高真空623K退火处理，得到MoV合金薄膜。

上述的一种MoV合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述MoV合金薄膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将单面抛光的单晶Si(100)基片进行清洁处理，然后放置于超高真空磁控溅射设备的基片台上，再将Mo靶材、V靶材安置在超高真空磁控溅射设备的靶材座上，且Mo靶材连接直流电源，V靶材连接射频电源；

步骤二、打开基片台的旋转按钮，使步骤一中放置在基片台上的单晶Si(100)基片旋转，同时打开偏压电源，对基片台施加负偏压，然后打开控制Mo靶材的直流电源和控制V靶材的射频电源，并通过调节直流电源和射频电源的溅射功率控制Mo、V的原子配比，使Mo靶材、V靶材溅射出的Mo粒子、V粒子共沉积在单晶Si(100)基片的抛光面上，形成沉积态的MoV合金薄膜；

步骤三、将步骤二中形成的沉积态的MoV合金薄膜放置于真空退火炉中，并将真空退火炉中的压力调节至高真空状态，然后升温至623K保温30min，再随炉冷却，得到MoV合金薄膜。

上述的一种MoV合金薄膜的制备方法，其特征在于，步骤一中所述清洁处理的过程为：将单面抛光的单晶Si(100)基片依次采用丙酮和无水乙醇分别超声清洗30min，然后采用去离子水清洗10min至洁净，再用吹风机从洁净的单晶Si(100)基片的非抛光面进行吹干。该清洁处理过程有效去除了单晶Si(100)基片表面的杂质颗粒，避免水蒸发在表面形成滴痕，有利于提高了MoV合金薄膜的平整性。