[发明专利]一种自支撑金属钨薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种自支撑金属钨薄膜及其制备方法与应用，属于材料制备技术领域。上述方法包括：采用直流磁控溅射方式于基底表面沉积钨薄膜，冷却以使钨薄膜与基底分离。磁控溅射条件包括：溅射气压为＞0且≤1Pa，溅射功率为50‑90W，溅射时间为1‑4h，氩气流量为20‑40sccm，靶基距为5.5‑6.5cm，基底的转速为1‑10r/min，基底的温度为200‑600℃。该方法简单便捷、成本低廉、无化学污染，能够制备得到在无衬底支撑的条件下可独立存在的金属钨薄膜。该自支撑金属钨薄膜表面具有微孔结构以及较高的硬度，可用于制备光电子器件等。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体而言，涉及一种自支撑金属钨薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

钨，化学元素符号是W，具有高硬度，高熔点、高电导性、优良的热稳定性、化学稳定性、高耐磨、高耐腐蚀等优异的物理化学性能。其主要用途为制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具，也用于光学仪器，化学仪器。

自支撑薄膜是指无衬底支撑而独立存在的薄膜，自支撑薄膜在转移和与其他材料复合方面更具优势。目前还未见有关自支撑金属钨薄膜的相关技术。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种自支撑金属钨薄膜的制备方法，该方法简单便捷、成本低廉、无化学污染，能够制备得到在无衬底支撑的条件下可独立存在的金属钨薄膜。

本发明的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的自支撑金属钨薄膜。

本发明的目的之三在于提供一种上述自支撑金属钨薄膜的应用。

第一方面，本发明提供一种自支撑金属钨薄膜的制备方法，包括以下步骤：采用直流磁控溅射方式于基底表面沉积钨薄膜，冷却以使钨薄膜与基底分离；

直流磁控溅射条件包括：溅射气压为＞0且≤1Pa，溅射功率为50-90W，溅射时间为1-4h，氩气流量为20-40sccm，靶基距为5.5-6.5cm，基底的转速为1-10r/min，基底的温度为200-600℃。

在可选的实施方式中，溅射气压为0.5Pa，溅射功率为80W，溅射时间为3h，氩气流量为30sccm，靶基距为6cm，基底的转速为7r/min，基底的温度为400℃。

在可选的实施方式中，将基底于200-600℃条件下进行直流磁控溅射2.5-3.5h。

在可选的实施方式中，沉积钨薄膜前，还包括对基底进行前处理。

在可选的实施方式中，前处理包括清洗和干燥。

在可选的实施方式中，清洗包括：将基底依次于无水乙醇溶液和水中超声清洗20-40min。

在可选的实施方式中，干燥是于60-80℃的条件下烘干1-2h。

在可选的实施方式中，基底为单面抛光的单晶硅，钨薄膜沉积于单晶硅的抛光面。

在可选的实施方式中，抛光面的光滑度不大于纳米级。

在可选的实施方式中，冷却方式为自然冷却。

第二方面，本发明提供一种自支撑金属钨薄膜，经前述实施方式任一项的制备方法制备得到。

在可选的实施方式中，自支撑金属钨薄膜呈卷曲状。

在可选的实施方式中，自支撑金属钨薄膜的断面为柱状晶粒堆积排列。

在可选的实施方式中，自支撑金属钨薄膜具有微孔结构，微孔体积为0.325cc/g。

在可选的实施方式中，自支撑金属钨薄膜的比表面积为0.142m²/g。