一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，属于功能薄膜材料及器件领域。该方法包括以下步骤：(1)安装金属Cr靶材和金属Ni靶材；(2)打磨衬底，然后清洗打磨后的衬底，得到清洗后的衬底，打磨后的衬底的粗糙度为0.16μm≤Ra≤0.34μm；(3)在清洗后的衬底上，直流磁控溅射生长金属Cr薄膜；(4)在金属Cr薄膜上，直流磁控溅射生长金属Ni薄膜，得到Cr

【技术实现步骤摘要】
一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，属于功能薄膜材料及器件领域。

技术介绍

[0002]随着通讯设备的迅猛发展，通讯设备的集成程度和组装密度不断提高，在提供强大使用功能的同时，也导致了设备功耗和发热量的急剧增加。众所周知，LD光功率对温度非常敏感，温度升高将引起光功率输出减少(同时波长正向漂移)，空间的紧缩、可插拔性要求和低温度规格为光模块的散热带来了挑战，为确保激光器有效工作必须采用TEC进行精确温度控制。目前5G通信的推出对光模块散热提出了更高的要求，使用半导体主动制冷模块就显得越发重要且迫切。
[0003]微型热电模块用碲化铋晶片双面镀金属膜用于电极互联，在碲化铋抛光衬底上直流磁控溅射沉积Cr
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Ni复合薄膜，经百格测试发现薄膜脱落面积65
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90％，结合力测试结果不理想，无法达到使用要求。
[0004]因此，在目前的磁控溅射工艺下，如何制备既能用于微型热电模块焊接的Cr
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Ni复合薄膜，又能保证薄膜的附着力，达到使用要求成为亟待攻克的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，该方法通过对衬底材料打磨清洗后再生长薄膜，能够在直流磁控溅射沉积金属Cr
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Ni复合薄膜中，有效地改善Cr
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Ni复合薄膜的附着力，获得的Cr
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Ni复合薄膜表面光滑、金属光泽度高、组分均一，以及适用于微型热电模块焊接。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)安装金属Cr靶材和金属Ni靶材；
[0008](2)打磨衬底，然后清洗打磨后的衬底，得到清洗后的衬底，打磨后的衬底的粗糙度为0.16μm≤Ra≤0.34μm；
[0009](3)在清洗后的衬底上，直流磁控溅射生长金属Cr薄膜；
[0010](4)在金属Cr薄膜上，直流磁控溅射生长金属Ni薄膜，得到Cr
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Ni复合薄膜。
[0011]本专利技术的专利技术人通过研究发现，通过对衬底材料打磨清洗后再生长薄膜，能够在直流磁控溅射沉积金属Cr
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Ni复合薄膜中，有效地改善Cr
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Ni复合薄膜的附着力，获得的Cr
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Ni复合薄膜表面光滑、金属光泽度高、组分均一，以及适用于微型热电模块中进行焊接。打磨后衬底的粗糙度会影响Cr
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Ni复合薄膜的附着力，粗糙度太小或太高都会降低Cr
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Ni复合薄膜的附着力。
[0012]优选地，所述粗糙度为0.24μm≤Ra≤0.33μm。专利技术人发现，当打磨后的衬底的粗糙度在0.24μm≤Ra≤0.33μm之间时，直流磁控溅射沉积得到的金属Cr
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Ni复合薄膜的附着力
更好。
[0013]优选地，所述衬底为P型碲化铋晶片。优选地，所述P型碲化铋晶片的纯度≥99.99％，密度≥6.82g/cm3，厚度1.3
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1.6mm。
[0014]优选地，所述金属Cr靶材的密度≥7.19g/cm3，纯度≥99.9％。
[0015]优选地，所述金属Ni靶材的纯度≥99.99％，密度≥8.90g/cm3。
[0016]优选地，所述清洗打磨后的衬底的步骤为：依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，然后用高纯氮气吹干。
[0017]丙酮和无水乙醇能够清除衬底上的有机物质和小颗粒等杂质，去离子水清洗不仅能够除掉丙酮和无水乙醇，还能除掉衬底上的无机物质，尽可能的减少衬底上的杂质，减少杂质对Cr
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Ni复合薄膜的影响。
[0018]优选地，所述直流磁控溅射生长金属Cr薄膜的参数为：(1)Cr靶材与衬底中心的距离为6
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10cm；(2)氩气纯度≥99.9999％；(3)Cr靶材溅射功率密度为0.5
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2.5W/cm2；(4)溅射压力为0.2
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0.8Pa；(5)生长温度为25
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32℃；(6)金属Cr薄膜的厚度为20
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50nm。
[0019]在直流磁控溅射中，靶材与衬底中心的距离、靶材溅射功率密度、溅射压力、生长温度、薄膜厚度等参数会影响薄膜的形貌以及附着力。
[0020]优选地，所述直流磁控溅射生长金属Ni薄膜的参数为：(1)Ni靶材与衬底中心距离为6
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10cm；(2)氩气纯度≥99.9999％；(3)Ni靶材溅射功率密度为2.0
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5.0W/cm2；(4)溅射压力为0.2
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0.8Pa；(5)生长温度为25
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32℃；(6)金属Ni薄膜的厚度为1500
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2500nm。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对衬底材料打磨清洗后再生长薄膜，能够在直流磁控溅射沉积金属Cr
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Ni复合薄膜中，有效地改善Cr
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Ni复合薄膜的附着力，获得的Cr
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Ni复合薄膜表面光滑、金属光泽度高、组分均一，以及适用于微型热电模块中进行焊接。
附图说明
[0022]图1为百格测试的现象以及等级标准说明。
具体实施方式
[0023]为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。
[0024]实施例1
[0025]本实施提供了一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1：在阴极靶位1上安装金属Cr靶材，Cr靶材的纯度≥99.9％，密度≥7.19g/cm3；在阴极靶位2上安装Ni靶材，Ni靶材纯度≥99.99％，密度≥8.90g/cm3；
[0027]步骤2：衬底选用P型碲化铋晶片，P型碲化铋晶片的纯度≥99.99％，密度≥6.82g/cm3，厚度1.3
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1.6mm，并用800目砂纸进行打磨，测量其粗糙度；
[0028]步骤3：将打磨后的衬底依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗10分钟，之后用高纯氮气吹干，得到清洗后的衬底；
[0029]步骤4：在清洗后的衬底上，采用直流磁控溅射生长金属Cr薄膜，Cr靶材与衬底中心的距离为7cm，氩气纯度为99.999％，Cr靶材溅射功率密度为2.26W/cm2，溅射压力为
0.6Pa，生长温度为25℃，Cr薄膜的厚度为30nm；
[0030]步骤5：在金属Cr薄膜上，采用直流磁控溅射生长金属Ni薄膜，得到Cr
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Ni复合薄膜；其中Ni靶材与衬底中心距离为7cm，氩气纯度为99.999％，Ni靶材溅射功率密度为4.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)安装金属Cr靶材和金属Ni靶材；(2)打磨衬底，然后清洗打磨后的衬底，得到清洗后的衬底，打磨后的衬底的粗糙度为0.16μm≤Ra≤0.34μm；(3)在清洗后的衬底上，直流磁控溅射生长金属Cr薄膜；(4)在金属Cr薄膜上，直流磁控溅射生长金属Ni薄膜，得到Cr
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Ni复合薄膜。2.如权利要求1所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，所述粗糙度为0.24μm≤Ra≤0.33μm。3.如权利要求1所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底为P型碲化铋晶片。4.如权利要求3所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，所述P型碲化铋晶片的纯度≥99.99％，密度≥6.82g/cm3，厚度1.3
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1.6mm。5.如权利要求1所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属Cr靶材的密度≥7.19g/cm3，纯度≥99.9％。6.如权利要求1所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属Ni靶材的纯度≥99.99％，密度≥8.90g/cm3。7.如权利要求1所述用于微型热电模块的薄膜的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤惠淋，宋世金，朱刘，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：