带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂及其制备方法，本发明吸气剂由吸气层和保护层组成，吸气层的主要成分为Zr、Co以及稀土元素La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种，保护层的主要成分为Ni。本发明使用脉冲激光沉积镀膜方法制备，在绒面单晶硅上沉积含有保护层和吸气层的双层结构薄膜吸气剂。绒面衬底能增大吸气薄膜有效面积，从而提高吸气速率和吸气量。吸气层表面镀有Ni保护层，Ni对氢具有解离功能，能够提高氢的吸附量，并且保护层能够阻碍氧的吸附，降低激活温度。本发明可在180~350℃烘烤的过程中实现激活，烘烤后吸气剂在室温条件下具有良好的吸气性能，可用于高真空微电子器件中，消除内部残余气体。
【专利说明】带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂及其制备方法，本发明的吸气剂为一种含有Ni保护层的Zr-Co-Re高性能低温激活非蒸散型薄膜吸气剂。
【背景技术】
[0002]吸气剂是能够通过物理和化学作用有效地吸着某些活性气体分子或固定气氛的制剂或装置的通称，又称消气剂或收气剂。
[0003]常用吸气材料有钡、锶、镁、钙、钛、锆、铪、钒、钡铝合金或过渡金属与铝或稀土元素的合金或化合物，其中二元合金如Ba-Al、T1-V, Zr-Al等，三元合金如Ba_Al_N1、Zr-V-Fe、T1-Zr-V等。这类材料一般具有很高的活性、低饱和蒸汽压以及大比表面积，对电真空中的残余活性气体如H2、02、N2、CO和CmHn等，具很强的吸附或吸收能力。
[0004]随着现代精密电子元器件更加微小型化，非蒸散型薄膜吸气材料应用越来越广泛。薄膜吸气剂与块体吸气剂相比较有以下优点:(1)较高的活性比表面积，室温吸气速率大；(2) 250°C飞00°C范围可激活，激活过程与微电子器件封装工艺兼容；(3)尺寸精度高，空间占有率小，可在不同形状衬底上均匀沉积；(4)在封装盖板或内腔附着力好，受振动或冲击时的机械稳定性好；(5)无粉化或松散颗粒现象，在封装环境下热力学稳定；(6)与大多数晶片半导体工艺兼容。
[0005]薄膜吸气剂可以使用脉冲激光沉积(PLD)方法制备。脉冲激光沉积技术是目前最有前途的制膜技术之一 ，该技术简单且有很多优点。对于薄膜吸气剂来讲，使用PLD方法镀膜，制备出表面颗粒性强，内部为柱状疏松结构的薄膜。这种结构对吸气剂表面吸附气体分子以及气体分子在薄膜内部扩散有着重大的意义。
[0006]目前存在的薄膜吸气剂主要有Zr-V-Fe薄膜吸气剂、T1-Zr-V薄膜吸气剂等。并且现存的这些薄膜吸气剂主要是使用磁控溅射的方法制备得到的。这类薄膜吸气剂存在以下不足:(1)钒和钒的氧化物有毒性，对人体危害大；(2)吸气剂的激活温度高、激活工艺复杂，对于高精度微电子器件的使用具有一定的局限性；(3)吸气剂在暴露大气的状态下极易被氧化，吸气剂的寿命短。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种非蒸散型薄膜吸气剂，含有吸气层和保护层双层薄膜结构，具有免激活的特点并且具有高吸气性能。
[0008]本发明中采用不含钒的合金靶，并且在合金中加入具有高活性的稀土元素。在吸气剂工作过程中稀土元素能够有效的将以氧化态存在的Zr或者Co还原，增大活性表面，提高吸气性能。制备双层结构薄膜，有效降低薄膜表面在工作过程中的氧化度。并且，在本发明中使用绒面单晶硅衬底，能够增加薄膜吸气剂表面的有效面积，提高吸气剂的吸气速率和吸气量。
[0009]本发明带有保护层的Zr-Co-Re (稀土)薄膜吸气剂，由吸气层和保护层组成，所述吸气层的主要成分为Zr、Co以及La、Ce、Pr、Nd这四种稀土元素中的一种或几种，保护层的主要成分为Ni。
[0010]薄膜吸气剂的吸气层中，Zr的质量含量为68~88%，Co的质量含量为10~24%，La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种的质量含量为2~10%。上述组分的质量百分比之和为100%。
[0011]薄膜吸气剂的保护层中，Ni的质量含量为99.5%。
[0012]薄膜吸气剂的吸气层是一种疏松柱状结构，柱状结构之间存在界面和孔隙，柱状结构的直径在20~50nm。吸气层的厚度为300nm~1μ m。
[0013]薄膜吸气剂的保护层是一种疏松的颗粒状结构，颗粒间存在大量缝隙，可进一步增大薄膜比表面积，并且有利于气体分子的吸附和扩散。保护层的厚度为20~100nm。
[0014]本发明的薄膜吸气剂的激活温度低，能够在180~350°C烘烤后直接实现表面激活，具有良好的吸气性能，激活后对H2、CO、02、N2、等活性气体有很高的吸气速率和吸气量。
[0015]本发明中吸气层对除惰性气体外的H2、02、N2、CO、CO2和CmHn等气体有良好吸收能力。并且吸气层上面的保护层对氢原子有选择性吸附功能，并且能够对吸气层起到保护作用，大大减少O2对吸气层的氧化。
[0016]本发明同时提供一种上述薄膜吸气剂的制备方法。本发明使用脉冲激光沉积(PLD)在绒面单晶硅表面沉积一层气体吸收层，并且在吸收层表面沉积一层保护层，制备双层结构的吸气薄膜。本发明中的双层结构薄膜吸气剂如图1所示，在基片1上镀吸气层2，在吸气层2上镀保护层3。
[0017]PLD制备方法能够使薄膜表面颗粒性增强、薄膜内部结构疏松并且得到的薄膜成分与靶材成分的一致性高(薄膜的成分比例与镀膜过程中使用靶材的成分比例完全一致)。
[0018]本发明使用PLD镀膜技术，有效改善薄膜的表面和内部结构，更有利于气体分子的吸附以及在材料内部的扩散。
[0019]本发明制备薄膜吸气剂的衬底是绒面单晶硅。普通单晶硅经化学溶液腐蚀，表面成金字塔型绒面，这种粗糙结构的衬底有利于沉积过程中蒸散粒子在衬底表面的形核，并且沉积结束后，薄膜的表面也会由于衬底的原因而形成凹凸不平的表面形貌，形成较大的有效吸气面积。本发明中采用具有大比表面积的绒面单晶硅衬底，在衬底表面沉积气体吸收层，并在吸气层表面沉积保护层，绒面单晶硅衬底提高了薄膜吸气剂的有效表面积。
[0020]本发明带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂的制备方法，包括如下步骤:
[0021](1)依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片，硅片清洗后使用高纯氮吹干；
[0022](2)配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为r5wt.%，异丙醇含量为2~10wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至7(T10(TC并保持恒温，将步骤(1)准备的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀3(T100min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干；
[0023](3)将步骤(2)制备的衬底以及与吸气层成分相同的合金靶材一起放入脉冲激光沉积的沉积室内，抽真空并向沉积室内冲入高纯氩气，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，沉积制备吸气层；
[0024](4)在步骤(3)制备的吸气层上用同样的方法沉积保护层，使用脉冲激光烧蚀镍靶材，沉积制备保护层。[0025]步骤(1)中，依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各l(T20min。
[0026]步骤(2)中，所述的腐蚀溶液中，NaOH含量为I~3wt.%、异丙醇含量为6~9wt.%，将溶液加热至8(T90°C并保持恒温，将清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀4(T70min。
[0027]步骤(3)中，制备吸气层时，将PLD的沉积室抽真空，当真空度达到I X 10^1 X 10_3Pa时，向沉积室内冲入纯度为99.99%的高纯氩气，氩气压强范围为I X 10_4~15Pa，压强稳定后打开脉冲激光，激光能量为10(T500mj，激光频率为2~6Hz，靶基距为4~8cm,祀材预派射10~20min,薄膜沉积时间为100~300min。
[0028]优选的，脉冲激光的能量为30(T400mj，频率为5~6Hz，靶基距为5~6cm，氩气压强为0.2~10Pa，沉积时间为10(T200min。
[0029]步骤(4)中，制备保护层时，氩气压强为0.2~8Pa，激光能量为5(T200mj，激光频率为I~6Hz，靶基距为4~8cm，优选5~6cm，沉积时间为l(T30min。所述镍靶材的纯度为99.5wt.%o
[0030]本发明的薄膜吸气剂能够应用在微电子机械系统(MEMS)、平板显示器(OLED/FED/LCD)、太阳能绝热板等真空度要求高、对激活条件要求严格的环境中。
[0031]本发明制备的薄膜吸气剂优点在于:吸气剂为双层结构薄膜，在吸气层表面沉积保护层，Ni对氢具有解离功能，能够提高氢的吸附量，并且保护层能够阻碍氧的吸附，降低激活温度。因此，该吸气剂能够大大提高对氢原子的吸收速率。吸气层活性很高，极易被空气氧化，在表面Ni保护层的作用下能够很大程度上减少吸气层的氧化程度，降低薄膜的激活温度。本发明可以在18(T350°C烘烤过程中实现激活，能够很好的与大部分微电子器件的工作条件吻合。本发明采用绒面单晶硅衬底，沉积后的薄膜有效表面积极大，大大提高了吸气剂的吸气速率和吸气量。·
[0032]下面通过附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明的薄膜吸气剂的示意图。
[0034]图2为对比例I的示意图。
[0035]图3为对比例2的示意图。
[0036]图4为对比例3的示意图。
[0037]图5为动态法吸气性能测试曲线。
【具体实施方式】
[0038]本发明薄膜吸气剂的制备方法是采用脉冲激光沉积(PLD)在绒面单晶硅表面沉积一层气体吸收层，并且在吸收层表面沉积一层保护层，制备双层结构的吸气薄膜。
[0039]首先，准备绒面单晶硅作为沉积衬底。依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各l(T20min，硅片清洗后使用高纯氮吹干；配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为I~5wt.%，异丙醇含量为2~IOwt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至7(Tl00°C并保持恒温，将准备好的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀3(Tl00min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干。[0040]采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的绒面单晶硅片和合金靶(Zr68~88-Col(T24-Re2~IOwt.%，Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入脉冲激光沉积的沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽真空至lX10_5~lX10_3Pa，向沉积室通入高纯氩气(99.99%),压强稳定在IX 10_415Pa。打开激光发射器,准确对焦后打开脉冲激光,使用脉冲激光烧蚀合金靶材，预溅射IOlOmin以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量为10(T500mj、频率为2~6Hz，靶基距为4~8cm，溅射时间为10(T300min，该条件下沉积形成薄膜。
[0041]使用脉冲激光烧蚀镍靶材，在沉积的薄膜表面再沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量为5(T200mj、频率为I~5Hz，靶基距为4~8cm，溅射时间为l(T30min，氩气压强为0.2~5Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0042]本发明的操作方法与下面对比例2相同，唯一不同的地方是沉积衬底使用对比例3中的绒面单晶硅。该条件下，薄膜吸气层的厚度为300ηπ-1 μ m,柱状组织直径为2(T50nm，保护层的厚度为2(Tl00nm，成颗粒状结构。本发明的双层结构薄膜吸气剂如图1所示，在基片I上镀吸气层2，在吸气层2上镀保护层3。
[0043]实施例1
[0044]采用脉冲激光沉积(PLD)制备双层结构的吸气薄膜。
[0045]首先，准备绒面单晶硅作为沉积衬底。依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各15min，硅片清洗后使用高纯氮吹干；配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为3wt.%，异丙醇含量为5wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至80°C并保持恒温，将准备好的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀50min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干。
[0046]采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的绒面单晶硅片和合金靶(Zr80.8-Col4.2-Re5wt.%, Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入脉冲激光沉积的沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽真空至I X 10_4Pa，向沉积室通入高纯氩气(99.99wt.%)，压强稳定在5Pa。打开激光发射器，准确对焦后打开脉冲激光，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，预溅射IOmin以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量为500mj、频率为5Hz，靶基距为5cm，溅射时间为300min，该条件下沉积形成薄膜。
[0047]使用脉冲激光烧蚀镍靶材，在沉积的薄膜表面再沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量为lOOmj、频率为5Hz，靶基距为5cm，溅射时间为30min，氩气压强为5Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0048]本实施例得到薄膜吸气层的厚度为I μ m,柱状组织直径为30_50nm，保护层的厚度为60nm，成颗粒状结构。
[0049]实施例2
[0050]采用脉冲激光沉积(PLD)制备双层结构的吸气薄膜。
[0051]首先，准备绒面单晶硅作为沉积衬底。依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各15min，硅片清洗后使用高纯氮吹干；配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为2wt.%，异丙醇含量为3wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至90°C并保持恒温，将准备好的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀60min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干。[0052]采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的绒面单晶硅片和合金靶(Zr68-Co24-Re8wt.%，Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入脉冲激光沉积的沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽真空至I X IO-4Pa,向沉积室通入高纯氩气(99.99%)，压强稳定在8Pa。打开激光发射器，准确对焦后打开脉冲激光，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，预溅射IOmin以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量为300mj、频率为5Hz，靶基距为5cm，溅射时间为300min，该条件下沉积形成薄膜。
[0053]使用脉冲激光烧蚀镍靶材，在沉积的薄膜表面再沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量为150mj、频率为5Hz，靶基距为5cm，溅射时间为15min，氩气压强为8Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0054]本实施例得到薄膜吸气层的厚度为600nm，柱状组织直径为30_50nm，保护层的厚度为40nm，成颗粒状结构。
[0055]实施例3
[0056]采用脉冲激光沉积(PLD)制备双层结构的吸气薄膜。
[0057]首先，准备绒面单晶硅作为沉积衬底。依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各15min，硅片清洗后使用高纯氮吹干；配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为4wt.%，异丙醇含量为7wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至80°C并保持恒温，将准备好的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀40min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干。
[0058]采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的绒面单晶硅片和合金靶(Zr75-Co 18-Re7wt.%，Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入脉冲激光沉积的沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽·真空至lX10_4Pa，向沉积室通入高纯氩气(99.99%)，压强稳定在3Pa。打开激光发射器，准确对焦后打开脉冲激光，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，预溅射IOmin以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量为200mj、频率为6Hz，靶基距为5cm，溅射时间为300min，该条件下沉积形成薄膜。
[0059]使用脉冲激光烧蚀镍靶材，在沉积的薄膜表面再沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量为200mj、频率为3Hz，靶基距为5cm，溅射时间为30min，氩气压强为3Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0060]本实施例得到薄膜吸气层的厚度为700nm，柱状组织直径为20_30nm，保护层的厚度为lOOnm，成颗粒状结构。
[0061]实施例4
[0062]采用脉冲激光沉积(PLD)制备双层结构的吸气薄膜。
[0063]首先，准备绒面单晶硅作为沉积衬底。依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片各15min，硅片清洗后使用高纯氮吹干；配制硅片腐蚀溶液，腐蚀溶液为NaOH和异丙醇的水溶液，其中NaOH含量为5wt.%，异丙醇含量为9wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至70°C并保持恒温，将准备好的清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀50min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干。
[0064]采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的绒面单晶硅片和合金靶(Zr88-Col0-Re2wt.%，Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入脉冲激光沉积的沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽真空至I X IO-4Pa,向沉积室通入高纯氩气(99.99%)，压强稳定在2Pa。打开激光发射器，准确对焦后打开脉冲激光，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，预溅射1Omin以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量为lOOmj、频率为6Hz，靶基距为5cm，溅射时间为300min，该条件下沉积形成薄膜。
[0065]使用脉冲激光烧蚀镍靶材，在沉积的薄膜表面再沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量为50mj、频率为6Hz，靶基距为5cm，溅射时间为30min，氩气压强为2Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0066]本实施例得到薄膜吸气层的厚度为400nm，柱状组织直径为20_30nm，保护层的厚度为60nm，成颗粒状结构。
[0067]对比例1
[0068]准备一个粗糙的单晶硅片，依次在丙酮、酒精、去离子水中超声波清洗15min，清洗后用高纯氮气吹干。采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜方法制备薄膜，将清洗后的硅片和合金靶(Zr68~88-Col(T24-Re2~IOwt.%，Re为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种)放入沉积室内。使用分子泵将镀膜系统抽真空至I X 10^1 X IO-3Pa'向沉积室通入高纯氩气，压强稳定在I X 10_，12Pa。打开激光发射器，准确对焦后打开脉冲激光，预溅射l0-20min以清除靶材表面氧化层，预溅射后开始薄膜沉积。脉冲激光的能量、频率分别为100-500mj、2-6Hz，靶基距为4~8cm,灘射时间为100~300min。
[0069]该条件下沉积的薄膜厚度为300nm-1μ m,柱状组织的直径约为20-50nm。图2是对比例I所得薄膜的示意图，1’是单晶硅衬底，2’是吸气层。
[0070]对比例2
[0071]操作方法与对比例I相同，唯一不同的地方是在对比例I中沉积的薄膜表面沉积一层Ni保护层。保护层的工艺参数:脉冲激光能量、频率分别为5(T200mj、l~5Hz，靶基距为4~8cm，溅射时间为l(T30min，氩气压强为0.2~5Pa，所述镍靶材的纯度为99.5wt.%。
[0072]该工艺参数下得到的保护层厚度为20-100nm，成颗粒状结构。图3是对比例2所得薄膜的示意图，I”是单晶硅衬底，2”是吸气层，3”是保护层。
[0073]对比例3
[0074]操作方法与对比例I相同，唯一不同的地方是沉积薄膜的衬底选用绒面单晶硅。绒面单晶硅的制作步骤如下:(1)依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片15min。(2)配制硅片腐蚀溶液，具体成分为=NaOH质量分数I~5%、异丙醇质量分数2~10%，使用恒温加热炉将溶液加热至7(T10(TC并保持恒温，将第I步清洗干净的Si片放入溶液中腐蚀30-100min。Si片腐蚀后使用高纯氮气吹干。
[0075]使用绒面单晶硅制备的薄膜厚度为300nm-1μ m,柱状组织的直径约为20-50nm，薄膜表面的有效表面积大大增加。图4是对比例3的示意图，1"'”是绒面单晶硅衬底，2”’是吸气层。
[0076]对比测试及结果
[0077]在本实验中，对上述对比例3和实施例1的样品在室温条件下进行动态法吸气性能测试。薄膜吸气剂室温吸气性能测试是根据标准ASTMF798-82 (2002)来进行。
[0078]薄膜吸气剂样品固定在石英玻璃样品室的中部，首先对测试系统抽真空至I X 10_51 X 10_3Pa，然后在抽真空的同时烘烤测试设备的金属管道(350°C，3h)，样品实时温度通过K-型热偶来测量，其中样品室内的温度保持在14(T16(TC，烘烤结束后，待样品温度下降至室温，并且样品室内真空度维持在10_6Pa。通入测试气体(H2)，调节样品室的压强Pg至2.7X 10_4Pa，恒定Pg，记录已知毛细流导另一端Pm随时间的变化，计算出吸气速率和累积吸气量，如图5为动态法吸气性能测试曲线，曲线1，2分别代表实施例1和对比例3，其中吸气速率的单位是ml/(s.cm_2),吸气量的单位是Pa.ml/cm2。可以看到,实施例1的吸气速率和吸气量均明显高于对比例3。
[0079]将实施例2-4的样品分别进行上述测试，得到与实施例1相似的结果，同样可以得出实施例2-4的吸气速率和吸气量均明显高于对比例3的结论。
[0080]本发明吸气剂的吸气层主要材料为Zr、Co以及La、Ce、Pr、Nd这四种稀土元素中的一种或几种，保护层的主要材料是Ni。本发明采用脉冲激光沉积镀膜方法制备，在绒面单晶硅上沉积 含有保护层和吸气层的双层结构薄膜吸气剂。绒面衬底能增大吸气薄膜有效面积，从而提高吸气速率和吸气量。吸气层表面镀有Ni保护层，Ni对氢具有解离功能，能够提高氢的吸附量，并且保护层能够阻碍氧的吸附，降低激活温度。本发明可以在18(T350°C烘烤的过程中实现激活，烘烤后吸气剂在室温条件下具有良好的吸气性能，可用于高真空微电子器件中，消除内部残余气体。
【权利要求】
1.一种带有保护层的Zr-C0-Re薄膜吸气剂，由吸气层和保护层组成，其特征在于:所述吸气层为Zr、Co以及稀土元素La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种，保护层为Ni。
2.根据权利要求1所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂，其特征在于:所述吸气层中，Zr的质量含量为68~88%，Co的质量含量为10~24%，La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种的质量含量为2"10% ;所述的保护层中，Ni的质量含量为99.5%。
3.根据权利要求1所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂，其特征在于:所述的吸气层是一种疏松柱状结构，柱状结构之间存在界面和孔隙，柱状结构的直径为20~50nm，吸气层的厚度为300nm~1 μ m。
4.根据权利要求1所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂，其特征在于:所述的保护层是一种疏松的颗粒状结构，颗粒间存在缝隙，保护层的厚度为20~100nm。
5.根据权利要求1所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂，其特征在于:所述的薄膜吸气剂的激活温度为180~350°C。
6.权利要求1-5中任一项所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂的制备方法，包括如下步骤: (1)依次使用丙酮、酒精、去离子水超声波清洗单晶硅片，硅片清洗后使用高纯氮吹干; (2)配制硅片腐蚀溶液，其中NaOH含量为1~5wt.%，异丙醇含量为2~10wt.%，使用恒温加热炉将溶液加热至70~100°C并保持恒温，将清洗干净的硅片放入溶液中腐蚀30~100min，硅片取出后冲洗干净，用高纯氮吹干； (3)将步骤(2)制备的硅片衬底以及与吸气层成分相同的合金靶材一起放入脉冲激光沉积的沉积室内，抽真空并向沉积室内冲入高纯氩气，使用脉冲激光烧蚀合金靶材，沉积制备吸气层； (4)在步骤(3)制备的吸气层上用同样的方法沉积保护层，使用脉冲激光烧蚀镍靶材，沉积制备保护层。
7.根据权利要求6所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂的制备方法，其特征在于:制备吸气层时，将PLD的沉积室抽真空，当真空度达到1 X 10_51 X 10-3Pa时，向沉积室内冲入纯度为99.99%的高纯氩气，氩气压强为1 X 10-15Pa,压强稳定后打开脉冲激光，激光能量为10~500mj，激光频率为2~6Hz，靶基距为4~8cm，靶材预溅射l(T20min，薄膜沉积时间为 100~300min。
8.根据权利要求7所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂的制备方法，其特征在于:所述脉冲激光的激光能量为300~400mj，激光频率为5~6Hz，靶基距为5~6cm，氩气压强为0.2~lOPa，沉积时间为100~200min。
9.根据权利要求6所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂的制备方法，其特征在于:制备保护层时，氩气压强为0.2~8Pa，激光能量为50~200mj，激光频率为l~6Hz，靶基距为4~8cm，沉积时间为l0~30min，所述镍靶的纯度为99.5wt.%。
10.权利要求1-5中任一项所述的带有保护层的Zr-Co-Re薄膜吸气剂在微电子机械系统、平板显示器、太阳能绝热板中的应用。
【文档编号】C23C14/16GK103849835SQ201210500682
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2012年11月29日
【发明者】毛昌辉, 田士法, 张心强, 朱君, 崔航 申请人:北京有色金属研究总院