專利名稱：大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一系列低電阻率溫度系數(shù)Cu3NAgx薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)一種材料特性隨著溫度變化保持恒定或發(fā)生微小變化時(shí)，其必定會(huì)有極其重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。典型的例子是殷剛(Invar)的發(fā)明，其是由36%的鎳和64%的鐵組成的合金，由于其極小的熱膨脹系數(shù)(室溫下可達(dá) 10_6/K)，所以即可以用作一種基準(zhǔn)材料，也可以和具有較大熱膨脹系數(shù)材料組合使用，用于各種自動(dòng)傳感器。同樣對(duì)于電子學(xué)器件，如果其電阻率隨溫度的變化(電阻率溫度系數(shù)一 TCR)保持恒定或變化很小時(shí)，同樣會(huì)在電子學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，這樣的例子就是為確保電子、電路運(yùn)行穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用在各種電子學(xué)器件上的精密電阻。當(dāng)前,制作精密電阻的材料主要有合金材料(N1-Cr, Mn-Cu等合金)、碳膜材料、金屬材料(AgPd等)及氧化物材料(Ru02/Ag等)，并且其工作溫度區(qū)間只限于有限的溫度范圍。另外，還有一些復(fù)合電阻，其原理是將具有正、負(fù)電阻率溫度系數(shù)的電阻組合起來，也可在一定溫度區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)低的電阻率溫度系數(shù)。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中，只要TCR達(dá)到50ppm/K以內(nèi)，就有實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的可能?，F(xiàn)在反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，如Cu3NM, Mn3NM及Mn3CM (M為金屬元素)等，其電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)逐漸展現(xiàn)出奇特的性質(zhì)，如極低的熱膨脹系數(shù)和電阻率溫度系數(shù)，因此也越來越引起人們的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料及其制備方法，可以實(shí)現(xiàn)具有不同電阻率數(shù)值的低電阻率溫度系數(shù)。本發(fā)明的一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料，其分子式為Cu3NAgx，其中，X為
O.57 1. 00。本發(fā)明的一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料的制備方法，包括如下步驟I)濺射陰極靶材選擇高純銅和高純銀，鍍有氧化硅層的硅片襯底分別在丙酮和酒精中超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊螅胖糜谡婵涨惑w沉積室的樣品臺(tái)上；2)襯底與靶材之間的距離為50mm，當(dāng)本底真空度低于10_4Pa時(shí)，通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)工作氣壓為1. 3Pa，電源功率為60W，先預(yù)濺射靶材30分鐘，然后移開擋板，濺射沉積薄膜；從而得到不同Ag組分摻雜的具有低電阻率溫度系數(shù)的薄膜材料。本發(fā)明制備的Cu3NAgx薄膜材料，其表面光滑致密，結(jié)構(gòu)單一及組分均勻，在5 300K的大溫度區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)銀摻雜量大于O. 570后，薄膜的TCR值開始變得很小，最小可達(dá)18ppm/K，其可用作電子學(xué)器件的大溫區(qū)精密電阻材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為薄膜電阻率隨溫度的變化曲線；
圖2為歸一化的薄膜電阻率隨溫度的變化曲線；圖3為不同銀摻雜濃度下薄膜材料電阻率隨溫度的變化曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是用反應(yīng)磁控濺射法制備薄膜材料。濺射陰極靶材為高純銅(5N)和銀(5N)。鍍有氧化硅層的硅片襯底分別在丙酮和酒精中超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊?，放置于真空腔體沉積室的樣品臺(tái)上。襯底與靶材之間的距離為50mm。當(dāng)本底真空度低于10_4Pa時(shí)，通入氮?dú)猓{(diào)節(jié)工作氣壓為1. 3Pa，電源功率為60W，先預(yù)濺射靶材30分鐘，然后移開擋板，濺射沉積薄膜。最后得到了一系列不同Ag組分摻雜的具有低電阻率溫度系數(shù)的薄膜材料。這些薄膜材料用物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS)表征其從室溫到液氦溫度區(qū)間范圍內(nèi)的電阻率隨溫度的變化關(guān)系。本方法利用反應(yīng)磁控濺射方法制備Cu3NAgx薄膜材料，其表面光滑致密，結(jié)構(gòu)單一及組分均勻。X范圍可以通過調(diào)節(jié)銅靶材上銀所占的比例來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，尤其重要的是在很大的X區(qū)間內(nèi)(O. 57 1. 00)，可以實(shí)現(xiàn)具有不同電阻率數(shù)值的低電阻率溫度系數(shù)材料。圖1給出了在不同的銀摻雜組分下電阻率隨溫度的變化關(guān)系的放大圖。圖2是基于300K電阻率所得的歸一化曲線。圖3展示的是在不同銀摻雜濃度下，一系列具有不同電阻率的低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料。如圖廣3所示在5 300K的大溫度區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)銀摻雜量大于O. 570后，薄膜的TCR值開始變得很小，最小可達(dá)18ppm/K，其可用作電子學(xué)器件的大溫區(qū)精密電阻材料， 具有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料，其分子式為Cu3NAgx，其中，X為O. 57 1. 00。
2.一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料的制備方法，包括如下步驟 1)濺射陰極靶材選擇高純銅和高純銀，鍍有氧化硅層的硅片襯底分別在丙酮和酒精中超聲清洗20分鐘，氮?dú)獯蹈珊?，放置于真空腔體沉積室的樣品臺(tái)上； 2)襯底與靶材之間的距離為50mm，當(dāng)本底真空度低于10_4Pa時(shí)，通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)工作氣壓為1. 3Pa，電源功率為60W，先預(yù)濺射靶材30分鐘，然后移開擋板，濺射沉積薄膜；從而得到不同Ag組分摻雜的具有低電阻率溫度系數(shù)的薄膜材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料及其制備方法，大溫區(qū)低電阻率溫度系數(shù)薄膜材料的分子式為Cu3NAgx，其中，x為0.57～1.00。本發(fā)明制備的Cu3NAgx薄膜材料，其表面光滑致密，結(jié)構(gòu)單一及組分均勻，在5～300K的大溫度區(qū)間范圍內(nèi)，當(dāng)銀摻雜量大于0.570后，薄膜的TCR值開始變得很小，最小可達(dá)18ppm/K，其可用作電子學(xué)器件的大溫區(qū)精密電阻材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C23C14/18GK103060603SQ20131002336
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者曹則賢, 魯年鵬, 紀(jì)愛玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所