【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及复合薄膜制备，特别是涉及一种复合薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、原子层沉积(atomic layer deposition,ald)和分子层沉积(molecular layerdepositon,mld)是新型的薄膜制造工艺，在具有高介电常数、高阻隔性能、独特电学性质等性能的薄膜制造领域展现了优异的技术价值。为了满足不同细分领域对薄膜的具体功能需求，ald、mld生长制备过程中需要制作不同成分掺杂的无机有机杂化膜。然而，由于ald、mld工艺是自限制的序列式生长工艺，目前，基于ald、mld工艺制得的掺杂的无机有机杂化膜难以实现掺杂组分在膜层厚度方向上的连续掺杂，从而使得薄膜所展现出的性质并不能达到对掺杂的预期效果，且难以实现低含量掺杂。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请实施例提供一种复合薄膜，该复合薄膜的主体组分和掺杂组分在膜层厚度方向上连续存在，掺杂效果好。
2、具体地，本申请实施例第一方面提供一种复合薄膜，所述复合薄膜包括第一膜层，所述第一膜层至少包括第一无机有机杂化成分和第二成分，且所述第一无机有机杂化成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的，所述第二成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的；所述第二成分包括第二无机有机杂化成分或无机成分，若所述第二成分包括第二无机有机杂化成分，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同。
3、本申请实施例的复合薄膜，其第一膜层中的第一无机有机杂化成分和第二成分均在膜层厚度方向
4、本申请实施方式中，所述第一膜层的任一小于或等于5埃的厚度范围内均含有所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分，以实现分子层级别的面内掺杂，掺杂效果好，可获得超薄、低含量掺杂的掺杂型薄膜。第一膜层采用原子层沉积工艺和/或分子层沉积工艺制备，第一膜层由一个或多个连续的生长循环沉积而成，每一所述生长循环所得的膜层的厚度一般小于或等于5埃，通过使得每一所述生长循环所得的膜层中都同时含有第一无机有机杂化成分和第二成分，即实现分子层级别的面内掺杂。
5、本申请实施方式中，所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分的质量比沿所述第一膜层的厚度方向保持一致或逐渐变化，以满足厚度方向理化性质均一或逐渐变化的膜层应用需求。
6、本申请实施方式中，所述第一无机有机杂化成分与所述第二无机有机杂化成分具有不同的有机部分，和/或具有不同的无机部分。具体地，所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分均包括-m-x-r-y-，其中，m为金属或类金属，x、y分别选自o、s或n，r选自取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基，且所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分中的m不同、和/或x不同、和/或r不同、和/或y不同。不同的有机部分和无机部分可以赋予薄膜不同的理化性能，从而更好地满足各种应用需求。
7、本申请一实施方式中，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同具体为:所述第一无机有机杂化成分与所述第二无机有机杂化成分中的有机部分具有不同的结构和不同大小的空间位阻，以通过不同空间位阻有机基团实现膜层致密性的提高。
8、本申请实施方式中，所述第一无机有机杂化成分包括-m-x-r-y-，所述无机成分包括-m-x-m-，其中，m为金属或类金属，x和y分别选自o、s或n，r为取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基。第一无机有机杂化成分可以较好的提升薄膜的韧性和模量，而无机成分可以较好地提升薄膜的致密度，提升阻隔性能，同时包含这两种成分，可以使第一膜层兼顾两者的性能优势。
9、本申请实施方式中，所述金属包括铝(al)、锌(zn)、锡(sn)、铬(cr)、镉(cd)、钛(ti)、锆(zr)、铁(fe)、钴(co)、钌(ru)中的任意一种；所述类金属包括硼b、硅si、砷as、碲te、硒se中的任意一种。
10、本申请一些实施方式中，所述第一膜层中含有-x-c-y-键，其中，所述c原子为碳链上的c原子，x和y分别选自o、s或n。-x-c-y-键是在引入第二成分时与第一无机有机杂化成分中的r反应生成，-x-c-y-键可以为下一个生长循环提供新的反应位点，从而有利于提高第一膜层的致密度。
11、本申请实施方式中，所述-x-c-y-键包括-o-c-o-键、-s-c-s-键、-n-c-n-键、-o-c-n-键、-o-c-s-键、-n-c-s-键中的任意一种或多种。
12、本申请实施方式中，所述第一膜层中包括-o-c-o-键，所述第一膜层在红外光谱中具有位于1300cm-1至1700cm-1范围内的o-c-o特征峰；
13、本申请实施方式中，所述第一膜层中包括-o-c-o-键，所述第一膜层在x射线光电子能谱中具有位于288ev至291ev范围内的o-c-o特征峰。
14、本申请另一些实施方式中，所述第一膜层中包括m为金属或类金属，x、y、z分别选自o、s或n，r为取代或非取代的亚芳基或取代或非取代的亚杂芳基。
15、本申请实施方式中，所述第一膜层还包括其他成分，所述其他成分包括一种或多种与所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分结构不相同的无机有机杂化成分或无机成分。通过引入其他组分可以进一步改善第一膜层的性能，满足更多的应用需求。
16、本申请实施方式中，所述第一膜层包括由一个或多个连续的生长循环沉积而成的膜层结构；所述第一膜层的厚度为0.5nm-10μm；所述第一膜层的密度大于1.6g/cm3。本申请实施例可以获得较薄的掺杂型薄膜，有利于应用到精细结构中，而且第一膜层具有较大的密度，能够获得更佳的阻隔性能。
17、本申请实施方式中，所述复合薄膜还包括与所述第一膜层层叠设置的第二膜层，所述第二膜层与所述第一膜层的组成成分不同。第二膜层由原子层沉积ald或分子层沉积mld工艺制备形成。第二膜层可以是层叠设置在第一膜层的一侧或两侧。第二膜层的具体组成成分可以是根据需要进行选择，可以是无机有机杂化膜层、无机膜层、有机膜层、掺杂膜层等。第二膜层的设置可以改善第一膜层的性能不足，获得综合性能较佳的复合薄膜。
18、本申请实施方式中，所述复合薄膜采用原子层沉积工艺和/或分子层沉积工艺制备；所述复合薄膜的弹性模量大于或等于15gpa；所述复合薄膜的厚度为0.55nm-100微米。
19、本申请实施例第二方面提供一种复合薄膜，包含无机有机杂化成分，所述复合薄膜中含有-x-c-y-键，其中，x和y分别选自o、s或n；
20、或者所述复合薄膜中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜包括第一膜层，所述第一膜层至少包括第一无机有机杂化成分和第二成分，且所述第一无机有机杂化成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的，所述第二成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的；所述第二成分包括第二无机有机杂化成分或无机成分，若所述第二成分包括第二无机有机杂化成分，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同。
2.如权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层的任一小于或等于5埃的厚度范围内均含有所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分。
3.如权利要求1或2所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分的质量比沿所述第一膜层的厚度方向保持一致或逐渐变化。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分均包括-M-X-R-Y-，其中，M为金属或类金属，X、Y分别选自O、S或N，R选自取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基，且所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分中
5.如权利要求1-4任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同具体为：所述第一无机有机杂化成分与所述第二无机有机杂化成分中的有机部分具有不同的结构和不同大小的空间位阻。
6.如权利要求1-3任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分包括-M-X-R-Y-，所述无机成分包括-M-X-M-，其中，M为金属或类金属，X和Y分别选自O、S或N，R为取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基。
7.如权利要求4或6所述的复合薄膜，其特征在于，所述金属包括铝Al、锌Zn、锡Sn、铬Cr、镉Cd、钛Ti、锆Zr、铁Fe、钴Co、钌Ru中的任意一种；所述类金属包括硼B、硅Si、砷As、碲Te、硒Se中的任意一种。
8.如权利要求1-3或6-7任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中含有-X-C-Y-键，其中，所述C原子为碳链上的C原子，X和Y分别选自O、S或N。
9.如权利要求8所述的复合薄膜，其特征在于，所述-X-C-Y-键包括-O-C-O-键、-S-C-S-键、-N-C-N-键、-O-C-N-键、-O-C-S-键、-N-C-S-键中的任意一种或多种。
10.如权利要求9所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中包括-O-C-O-键，所述第一膜层在红外光谱中具有位于1300cm-1至1700cm-1范围内的O-C-O特征峰；和/或所述第一膜层在X射线光电子能谱中具有位于288eV至291eV范围内的O-C-O特征峰。
11.如权利要求1-3或6-7任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中包括M为金属或类金属，X、Y、Z分别选自O、S或N，R为取代或非取代的亚芳基或取代或非取代的亚杂芳基。
12.如权利要求1-11任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层还包括其他成分，所述其他成分包括一种或多种与所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分结构不相同的无机有机杂化成分或无机成分。
13.如权利要求1-12任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层包括由一个或多个连续的生长循环沉积而成的膜层结构；所述第一膜层的厚度为0.5nm-10μm；所述第一膜层的密度大于1.6g/cm3。
14.如权利要求1-13任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜还包括与所述第一膜层层叠设置的第二膜层，所述第二膜层与所述第一膜层的组成成分不同。
15.如权利要求14所述的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜采用原子层沉积工艺和/或分子层沉积工艺制备；所述复合薄膜的弹性模量大于或等于15GPa；所述复合薄膜的厚度为0.55nm-100微米。
16.一种复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜中含有-X-C-Y-键，其中，X和Y分别选自O、S或N；
17.如权利要求16所述的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜中包括-O-C-O-键，所述复合薄膜在红外光谱中具有位于1300cm-1至1700cm-1范围内的O-C-O特征峰；和/或所述复合薄膜在X射线光电子能谱中具有位于288eV至291eV范围内的O-C-O特征峰。
18.一种复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括至少一个分子层沉积循环，每一所述分子层沉积循环包括：
19.如权利要求18所述的制备方法...
【技术特征摘要】
1.一种复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜包括第一膜层，所述第一膜层至少包括第一无机有机杂化成分和第二成分，且所述第一无机有机杂化成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的，所述第二成分在所述第一膜层的厚度方向上是连续的；所述第二成分包括第二无机有机杂化成分或无机成分，若所述第二成分包括第二无机有机杂化成分，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同。
2.如权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层的任一小于或等于5埃的厚度范围内均含有所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分。
3.如权利要求1或2所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分和所述第二成分的质量比沿所述第一膜层的厚度方向保持一致或逐渐变化。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分均包括-m-x-r-y-，其中，m为金属或类金属，x、y分别选自o、s或n，r选自取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基，且所述第一无机有机杂化成分和所述第二无机有机杂化成分中的m不同、和/或x不同、和/或r不同、和/或y不同。
5.如权利要求1-4任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第二无机有机杂化成分与所述第一无机有机杂化成分的结构不相同具体为：所述第一无机有机杂化成分与所述第二无机有机杂化成分中的有机部分具有不同的结构和不同大小的空间位阻。
6.如权利要求1-3任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一无机有机杂化成分包括-m-x-r-y-，所述无机成分包括-m-x-m-，其中，m为金属或类金属，x和y分别选自o、s或n，r为取代或非取代的亚烷基、取代或非取代的亚芳基、或取代或非取代的亚杂芳基。
7.如权利要求4或6所述的复合薄膜，其特征在于，所述金属包括铝al、锌zn、锡sn、铬cr、镉cd、钛ti、锆zr、铁fe、钴co、钌ru中的任意一种；所述类金属包括硼b、硅si、砷as、碲te、硒se中的任意一种。
8.如权利要求1-3或6-7任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中含有-x-c-y-键，其中，所述c原子为碳链上的c原子，x和y分别选自o、s或n。
9.如权利要求8所述的复合薄膜，其特征在于，所述-x-c-y-键包括-o-c-o-键、-s-c-s-键、-n-c-n-键、-o-c-n-键、-o-c-s-键、-n-c-s-键中的任意一种或多种。
10.如权利要求9所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中包括-o-c-o-键，所述第一膜层在红外光谱中具有位于1300cm-1至1700cm-1范围内的o-c-o特征峰；和/或所述第一膜层在x射线光电子能谱中具有位于288ev至291ev范围内的o-c-o特征峰。
11.如权利要求1-3或6-7任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一膜层中包括m为金属或类金属，x、y、z分别选自o、s或n，r为取代或非取代的亚芳基或取代或...
【专利技术属性】
技术研发人员：段羽，王振宇，李泽，上官廉朝，范思雨，刘俊彦，吴欣凯，刘云飞，程泰，陈远丰，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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