[发明专利]一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法

权利要求书

1.一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，该方法是采用等离子体同步加热与磁控溅射复合镀膜技术沉积锐钛矿型TiO2薄膜；其特征在于：所述基体(3)位于镀膜空间的中心位置并且转动，等离子体源阳极(1)与Ti靶(4)位于基体(3)的两侧，沉积TiO2薄膜时偏压数值和持续时间随着基体(3)转动位置而发生变化，等离子体加热与磁控溅射下完成薄膜沉积。

2.根据权利要求1所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：所述Ti靶(4)一侧偏压的持续时间为基体(3)面向Ti靶(4)40～100°范围内基体(3)转动时间。

3.根据权利要求1所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：所述等离子体源阳极(1)一侧偏压的持续时间为基体(3)面向等离子体源阳极(1)260～320°范围内基体(3)转动时间。

4.一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于，制备权利要求1-3任一项所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，包括如下制备步骤：

(1)将预处理后的基体(3)可拆卸固定安装在真空室内旋转架上，将本底真空抽至≤3×10^-2Pa；Ti靶(4)施加磁控溅射电源；基体(3)转动速度为1～5转/min；

(2)对基体(3)进行等离子体清洗，去除表面杂质；然后进行Ti离子轰击而增强膜/基结合力；

(3)沉积TiO2薄膜：

首先设置等离子体源电流和偏压进行离子轰击快速加热基体(3)；等离子体源轰击加热结束后分别设置Ti靶(4)一侧偏压数值和等离子体源阳极(1)一侧偏压数值，然后通入O2和Ar的混合气体，保持总流量为50～300sccm，其中，反应气体O2流量为10～60sccm，Ar流量为30～250sccm；工作气压保持在0.1～1.4Pa，Ti靶(4)功率保持为0.2～2.0kW，沉积一定时间后获得所述锐钛矿型TiO2薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：步骤(1)中所述基体(3)的预处理过程为：基体(3)首先在40～80℃温度的油污清洗剂中清洗20～40min，然后在丙酮中超声清洗20～40min，然后在乙醇溶液中超声清洗20～50min，最后真空干燥处理。

6.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：步骤(2)中所述等离子体清洗的过程为：偏压为-700～-800V，等离子体源电流10～30A，通入Ar气流量为50～300sccm，工作气压1.0～3.0Pa，对基体(3)表面进行等离子体清洗10～20min，以去除表面杂质。

7.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：步骤(2)中所述Ti离子轰击的过程为：开启Ti靶(4)进行Ti离子轰击，设置Ti靶(4)功率0.5～2.0kW，Ar流量50～150sccm，气压为0.2～1.0Pa，偏压为-700～-800V，时间为5～10min。

8.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：步骤(3)中所述等离子体源加热的过程为：偏压为-500～-800V，等离子体源电流50～300A，通入Ar气流量为50～300sccm，工作气压0.5～2.0Pa，对基体(3)表面进行加热10～20min。

9.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：步骤(3)中所述TiO2沉积的过程为：Ti靶(4)一侧偏压和等离子体源阳极(1)一侧偏压分别设置为-50～-200V和-300～-500V，等离子体源电流30～300A，基体(3)加热温度为500～1200℃。

10.根据权利要求4所述的一种同步热处理/磁控溅射TiO2薄膜工艺方法，其特征在于：所述等离子体源阳极(1)与阴极(2)之间距离为20～150mm。