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专利号: 2023104119610
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,包括在基底表面依次沉积Al层、第一AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及第二AlN层的步骤,还包括在沉积所述第一AlN层和所述AlSiN层的步骤之前,进行晶体生长调控处理的步骤;

其中,沉积所述第一AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤,包括将所述基底上沉积的所述Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种;

和,

沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤,包括将所述基底上沉积的AlN/Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种;

所述晶体生长调控处理的温度为室温至300℃,所述晶体生长调控处理使得所述第一AlN层和Al层之间为非连续柱状生长;和,所述AlSiN层和第一AlN层之间为非连续柱状生长。

2.根据权利要求1所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,沉积Al层、第一AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及第二AlN层的步骤采用真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延镀膜中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,沉积所述第一AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤,包括将所述基底上沉积的Al层在大气气氛中进行暴露处理;和,沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤,包括将所述基底上沉积的AlN/Al层在大气气氛中进行暴露处理。

4.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,沉积所述Al层、第一AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及第二AlN层的步骤采用磁控溅射镀膜。

5.根据权利要求4所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,沉积所述Al层、第一AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及第二AlN层包括以下步骤:(1) 将抛光后的基底置于磁控溅射镀膜机的溅射腔室中,抽真空后,在氩气氛围下进行离子轰击刻蚀;

(2) 在氩气氛围下开启Al靶直流电源,在所述基底表面沉积Al层;

(3) 将沉积的Al层进行晶体生长调控处理,在大气气氛中进行暴露处理5min以上;

(4) 在氩气和氮气的混合氛围下开启Al靶电源,在所述Al层的表面沉积第一AlN层;

(5) 将沉积的第一AlN层进行晶体生长调控处理,在大气气氛中进行暴露处理5min以上;

(6)在氩气和氮气的混合氛围下同时开启Al靶、Si靶电源,在所述第一AlN层的表面沉积AlSiN层;

(7)在氩气和氮气的混合氛围下开启Si靶电源,在所述AlSiN层的表面沉积SiN层;

(8)在氩气氛围下开启Si靶电源,在所述SiN层的表面沉积Si层;

(9)在氩气和氮气的混合氛围下开启Al靶电源,在所述Si层的表面沉积第二AlN层。

6.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,经过晶体生长调控处理,沉积的所述AlN/Al层包括AlN(100)、(101)、(102)和(112)的晶面衍射峰;和,经过晶体生长调控处理,沉积的AlSiN/AlN/Al层包括AlN(100)和(110)的晶面衍射峰。

7.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法,其特征在于,经过晶体生长调控处理,沉积的所述AlN/Al层中AlN(101)晶面的平均晶粒尺寸为14.6nm;和,经过晶体生长调控处理,沉积的所述AlSiN/AlN/Al层中AlN(100)晶面的平均晶粒尺寸为12.5nm。

8.一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层,由权利要求1 7中任一项所述的~AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层,其特征在于,所述Al层的厚度为0.3‑1.5μm,所述第一AlN层的厚度为0.3‑1.5μm,所述AlSiN层的厚度为

0.3‑1.5μm,所述SiN层的厚度为0.1‑0.6μm,所述Si层的厚度为0.1‑0.6μm,所述第二AlN层的厚度为0.1‑0.6μm。