非晶薄金属膜制造技术

本文披露内容涉及非晶薄金属膜和相关的方法。通常，非晶薄金属膜可包含四种金属或类金属的组合，包括：5at％至85at％的类金属，其选自碳、硅和硼的组中；5at％至85at％的第一金属；5at％至85at％的第二金属；和5at％至85at％的第三金属，其中每一种金属独立地选自由钛、钒、铬、钴、镍、锆、铌、钼、铑、钯、铪、钽、钨、铱和铂组成的组，其中第一金属、第二金属和第三金属不相同。通常，四种元素占该非晶薄金属膜的至少70at％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】非晶薄金属膜
技术介绍
薄金属膜能够用于各种应用，例如电子半导体器件、光学涂层和印刷技术。运样， 一旦沉积之后，薄金属膜就能够经受严酷的环境。运样的薄膜可W经受高热、腐蚀性化学品 等。 例如，在典型的喷墨印刷系统中，喷墨打印头通过多个喷嘴向印刷介质（例如纸 张）喷出液（例如油墨）滴，朗尋图像打印到该印刷介质上。喷嘴通常W-个或多个阵列 安排，运样适当排列的由喷嘴喷射的油墨使得字符或其他图像随着打印头和印刷介质相对 于彼此移动被印刷到印刷介质上。 遗憾的是，由于在印刷过程中每秒重复数千次喷射过程，破碎的汽泡也会具有损 坏发热元件的不利影响。气泡的重复破碎导致对涂覆发热原件的表面材料的气蚀损坏。数 百万个破碎事件中的每一个都会侵蚀（油late)涂覆材料。一旦油墨穿透涂覆发热元件的 表面材料并接触到热，很快就会出现高压电阻表面、快速腐蚀和电阻的物理破坏，运使得发 热元件失效。除了喷墨技术之外，还存在其中结构会经历与严酷环境的接触的系统的其他 实例。因此，在能够提供改善的性能的多种应用中使用的薄金属膜领域中的研究和开发还 在继续进行。
技术实现思路
在披露和表述本专利技术之前，应该理解本文披露内容并不限于本文中披露的特定处 理步骤和材料，因为运样的处理步骤和材料可W稍有不同。还应该理解，本文中所使用的术 语仅仅是用于描述特定实施方式的目的。该术语并不是意在进行限制，因为本专利技术的范围 意在仅由所附权利要求书和其等同替代来限定。 已经认识到，开发稳定的具有强化学性能、热性能和机械性能的非晶薄金属膜是 有利的。具体而言，已经认识到许多薄金属膜通常具有晶体结构，其具有晶界和粗糖表面， 尤其是，运样的性质妨碍了薄金属膜的化学性能、热性能和机械性能。然而，已经发现了薄 金属膜能够由四组分体系制成，其提供具有卓越的化学性能、热性能和机械性能的稳定和 非晶结构。 据此，本文披露内容设及包含四种元素的组合的非晶薄金属膜。应注意，当讨论非 晶薄金属膜或制造非晶薄金属膜的方法时，运些讨论中的每一种均可被认为可应用于运些 实施方式中的每一种，不论在该实施方式的文字描述中是否进行了明确讨论。因此，例如， 在讨论用于非晶薄金属膜的类金属时，运样的类金属也可W用于制造非晶薄金属膜的方法 中，并且反之亦然。 运样，考虑到运一点，非晶薄金属膜可包含四种元素的组合，包括：5原子％ (at%)至85at%的类金属，其可W是碳、娃或棚；5at%至85at%的第一金属，其可W是铁、 饥、铭、钻、儀、错、妮、钢、锭、钮、给、粗、鹤、银或销；5at%至85at%的第二金属，其可W是 铁、饥、铭、钻、儀、错、妮、钢、锭、钮、给、粗、鹤、银或销；W及5at%至85at%的第立金属，其 可W是铁、饥、铭、钻、儀、错、妮、钢、锭、钮、给、粗、鹤、银或销。在该实例中，第一金属、第二 金属和第=金属可W是不同的金属。通常，四种元素占该非晶薄金属膜的至少70at%，或者 可替代地，=种元素占该非晶薄金属膜的至少70at%。在一个实例中，两种元素占该非晶薄 金属膜的至少70at%，W及在另一个实例中，一种元素占该非晶薄金属膜的至少70at%。 类金属、第一金属、第二金属和第=金属的运种范围同样能够被独立地修改其下限为10原 子％或20原子％，和/或上限为40原子％、50原子％、70原子％或80原子％。此外，在 一个实例中，该类金属、第一金属、第二金属和第=金属可W占非晶薄金属膜的至少80原 子％、至少90原子％或甚至100原子％。 本专利技术的元素的四组分混合物能够W使混合物均匀的方式和量混合。另外，能够 利用沉积技术将该混合物涂布于适合的基板。通常，所得的薄金属膜是非晶的。通过W足 够高的浓度利用四种组分，尺寸和性质的"混乱"不利于在单一组分或甚至两组分体系中更 加典型的的晶格结构形成。选择具有适合的尺寸差异的组分能够有助于使结构的结晶化最 小。例如，非晶薄金属膜的四种元素中的至少两种之间的原子分散度可W为至少12%。在另 一个方面，非晶薄金属膜的全部四种元素（例如，类金属、第一金属、第二金属和第=金属） 之间的原子分散度可W为至少12%。如本文中使用的，"原子分散度"是指两个原子的半径 之间的尺寸差异。在一个实例中，原子分散度可W为至少15%，W及在一个方面，原子分散 度可W为至少20%。组分之间的原子分散度能够有助于本专利技术膜的优异性能（exceptional property)，包括热稳定性、氧化稳定性、化学稳定性和表面粗糖度，运是传统薄金属膜不能 获得的。如本文中所讨论的，能够通过非晶薄金属膜的氧化溫度和/或氧化物生长率来测 量氧化稳定性。 现在参见图1，本专利技术的薄金属膜能够如图1中所示具有原子分散度的组分分布。 尤其是，本专利技术的薄金属膜通常可W是平滑的非晶、非晶（grain-free)结构。现在参见图 2,相比于具有晶界的较多结晶的晶格结构的典型膜，本专利技术的非晶薄金属膜的晶格结构可 由图2表示。 如本文中所讨论的，本专利技术的非晶薄金属膜可具有优异性质，包括热稳定性、氧化 稳定性和表面粗糖度。在一个实例中，本专利技术的薄金属膜可具有的均方根（M巧粗糖度小 于Inm。在一个方面，该RMS粗糖度可W小于0. 5nm。在另一个方面，该RMS粗糖度可W小 于0. 1皿。测量RMS粗糖度的一种方法包括在IOOnm乘IOOnm面积上方测量原子力显微镜 (AFM)。在其他的方面，能够在IOnm乘IOnm面积、50nm乘50nm面积、或1微米乘1微米面 积上方测量AFM。也可W使用其他的光散射技术，例如X-射线反射性或光谱楠偏仪。 在另一个实例中，非晶薄金属膜的热稳定度可W为至少40(TC。在一个方面，热稳 定度可W为至少800°C。在另一个方面，热稳定度可W为至少900°C。如本文中使用的，"热 稳定度"是指非晶薄金属膜在保持非晶结构的同时能够被加热的最大溫度。测量热稳定度 的一种方法包括将该非晶薄金属膜密封于烙凝娃管中，将该管加热至一溫度，并利用X-射 线衍射来评价原子结构和原子有序化（atomicordering)的程度。 在又一个实例中，该非晶薄金属膜的氧化溫度可W为至少700°C。在一个方面，氧 化溫度可W为至少800°C，并且在另一个方面，氧化溫度可W为至少1000°C。如本文中使用 的，氧化溫度为薄膜由于部分或全部氧化的薄膜的应力产生和脆化而失效前该非晶薄金属 膜能够暴露的最大溫度。测量该氧化溫度的一种方法是在空气中W逐渐升高的溫度加热该 非晶薄金属膜直至薄膜断裂并从基板剥落。 在另一个实例中，该非晶薄金属膜的氧化物生长率可W为小于0.05nm/min。在一 个方面，氧化物生长率可W为小于0. 〇4nm/min，或者在另一个方面，氧化物生长率可W为小 于0.03nm/min。测量氧化物生长率的一种方法是在空气中（20%氧）W300°C的溫度加热 该非晶薄金属膜，周期性利用光谱楠偏仪测量该非晶薄金属膜上的氧化量，W及将数据平 均化W提供nm/min速率。根据组分和制造方法，该非晶薄金属膜能够具有宽的电阻率范 围，包括100HQ?cm至2000JiQ?cm的范围。 通常，该非晶薄金属膜能够具有混合放热。如本文中所讨论的，本专利技术的薄金属膜 通常包括类金属、本文档来自技高网...

【技术保护点】
非晶薄金属膜，包含：5原子％至85原子％的类金属，其中所述类金属为碳、硅或硼；5原子％至85原子％的第一金属，其中所述第一金属为钛、钒、铬、钴、镍、锆、铌、钼、铑、钯、铪、钽、钨、铱或铂；5原子％至85原子％的第二金属，其中所述第二金属为钛、钒、铬、钴、镍、锆、铌、钼、铑、钯、铪、钽、钨、铱或铂；和5原子％至85原子％的第三金属，其中所述第三金属为钛、钒、铬、钴、镍、锆、铌、钼、铑、钯、铪、钽、钨、铱或铂；其中，所述第一金属、所述第二金属和所述第三金属是不同的金属，并且其中所述类金属、所述第一金属、所述第二金属和所述第三金属占所述非晶薄金属膜的至少70原子％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯·埃尔默·阿博特，阿伦·K·阿加瓦尔，罗伯托·A·普列塞，格雷·斯考特·朗，斯蒂芬·霍尔瓦特，道格拉斯·A·凯斯勒，约翰·沃格，克里斯托弗·奥尔申，约翰·麦格隆，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国;US