[发明专利]一种用团簇固溶模型稳定N的高硬度Cu合金薄膜及其制备方法

摘要

一种用团簇固溶模型稳定N的高硬度Cu合金薄膜及其制备方法，属新材料技术领域。在含N气氛中溅射薄膜，将一定团簇比例的(Ni,Nb)添加到Cu中以稳定N，调节合金元素的比例，可控制固定的N含量，使Cu合金薄膜中Nb/Ni原子百分比为0.5/12～2/12，Nb、Ni与N的原子百分比总含量为2～6％，进而调节薄膜的硬度和电阻率。该Cu合金薄膜有如下特点：1、Cu薄膜中添加团簇比例的合金元素以稳定N，在保证硬度的同时兼顾较低电阻率；2、可通过调节团簇中合金元素的比例，控制最终稳定的N含量，进而调节Cu合金薄膜的硬度和电阻率。具有高硬度的Cu合金薄膜适宜用在Cu及其合金的表面。

主权项

1.一种用团簇固溶模型稳定N的高硬度Cu合金薄膜的制备方法，其特征在于：所述Cu合金薄膜中Nb/Ni原子百分比为0.5/12~2/12，Nb、Ni与N的原子百分比总含量为2~6%；制备方法采用下列步骤：（1）采用真空熔炼和铜模吸铸的方法将不同比例的Ni、Nb制成直径为2.9~3.1mm的母合金棒，切成厚为0.9~1.1mm的小片；（2）将步骤（1）中的小片粘贴在纯铜靶的主溅射区域内，将清洗后的基片放入样品台，调整靶基距为9~10cm；（3）将本底真空抽到低于7.5×10‑4Pa后，充入氩气，调节气压至3~6Pa，加上脉冲电压至600~650V清洗基片8~12min；（4）开500W射频源调节至靶材起辉，待辉光稳定，调节氮氩流量至比例为1:30，工作气压调至0.4~0.5Pa，溅射功率100W，最后溅射得到用团簇固溶模型稳定N的Cu合金薄膜；（5）所述Cu合金薄膜在Nb、Ni与N的原子百分比总含量为2~6%时，其硬度为3.5~6.0 Gpa，400℃/1h退火后，其硬度为3.0~5.0 Gpa。