CN1687994A - 恒电阻率薄膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒电阻率薄膜材料Cu3NPdx及其磁控溅射法的制备方法，其中0.13＜X＜0.24，所用的靶材为纯度均为不低于99.9％的铜靶和钯靶，氮气作为反应气体，通过调节两者所占靶材面积来剪裁所沉积薄膜中钯的含量。Cu3NPdx薄膜材料的电阻率在5K～250K温度范围内相对变化＜1.0％，也就是说电阻率温度系数几乎为零。这种材料制造的电阻元器件在5K～250K温度变化的环境中使用，有较好的稳定性，因而更加可靠。更为重要的是，这种恒电阻率材料与合金恒电阻率材料有着完全不同的物理机制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电阻材料，特别涉及一种恒电阻率薄膜材料及其制备方法。
背景技术
热稳定性是电子器件制作及其应用的重要课题。其中电阻在一定温区内的恒阻特性使其在航天电子工业、温度变化较大的环境等方面具有十分重要的应用前景。电子器件内材料的电阻，容易受周围工作环境温度的影响而发生较大改变，这种特性极易导致器件的各项性能变差甚至失效。因此探索在较大的温度变换区域内，新型的恒定电阻材料一直是科研技术人员的研究热点，例如发展最快的合金如Ni-Cr和Ni-Cu，在一定温区内具有极低电阻温度系数TCR(±10×10-6)，它们已经被用作新型的薄膜芯片电阻，并投入使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在较大温度区域内电阻几乎没有变化的恒电阻率薄膜材料。
本发明的目的还在于提供一种制备该恒电阻率薄膜材料的方法。
为实现上述目的，本发明一种恒电阻率薄膜材料，分子式为Cu3NPdx，其中，0.13＜X＜0.24。
一种制备上述恒电阻率薄膜材料的方法，步骤如下：
1、用常规方法将衬底清洗后放入反应磁控溅射装置的反应室中；
2、阴极靶材包括铜靶材和钯靶材，铜和钯的纯度均不低于99.9％，衬底与靶材之间的距离为40～60mm，铜和钯的纯度均不低于99.9％，衬底与靶材之间的距离为40～60mm；
3、本底真空度不低于10-4Pa，通入纯度为99.99％的氮气(N2)，调节工作气压至6.0～9.0×10-1Pa；
4、控制衬底温度低于70℃，先用挡板遮盖衬底后，预溅射靶材30分钟，然后去掉挡板，开始溅射沉积，电源功率为50～150W。
其中，步骤1中的常规方法为：将衬底分别在丙酮和酒精中各超声清洗30分钟后，吹干衬底。
步骤1中的衬底为单晶硅片或石英玻璃片。
步骤2中的阴极靶材的铜和钯的面积比例为：1∶8.5×10-3～1.7×10-2。
Cu3NPdx体系薄膜材料在很大的温度范围内，电阻几乎没有变化。采用反应磁控溅射法制备的Cu3NPdx薄膜材料，致密均匀，通过调节靶材上铜和钯所占的面积比来实现调节钯在薄膜中的含量，元素含量比的变化能够调节薄膜电阻随温度的变化趋势。其中Cu3NPdx体系薄膜材料中x范围在0.13～0.24之间时，在5K～250K的大范围温度内，电阻率相对变化＜1.0％，也就是说电阻率温度系数几乎为零。这种材料制造的电阻元器件，在温度5K～250K的大幅度变化的环境中，具有较好的稳定性，因而更加可靠。
附图说明
图1是本发明恒电阻率Cu3NPd0.238薄膜材料的电阻率随温度变化曲线图；
图2是本发明恒电阻率Cu3NPd0.133薄膜材料的电阻率随温度变化曲线图。
具体实施方式
利用磁控溅射法制备恒电阻率薄膜材料Cu3NPdx，阴极靶材为纯度均为不低于99.9％的铜和钯，反应气体是气体纯度为99.99％的氮气(N2)，衬底用单晶硅片或石英玻璃片，利用钯在薄膜中的含量的不同，可以调节恒定温度范围。此种恒阻材料的基质为立方晶系的Cu3N，是一种欠缺半导体，通过在体心中加入少量的其他金属调节材料的电子结构，实现电阻率在较大的温度范围内的恒定。它和金属合金类恒阻材料有着完全不同的物理机制。此类材料的特征是在欠缺半导体内加入(而非替代型半导体的掺杂)金属调节材料的电子结构，通过调节靶材上铜和钯所占的面积比来实现调节钯在薄膜中的含量，通过调节薄膜的电子结构来实现其恒定温度范围的调制。
实施例1
将单晶硅片分别在丙酮和酒精中超声清洗30分钟，吹干后，将单晶硅片放入反应磁控溅射系统的真空沉积室中的样品台上，阴极靶材为纯度均为99.99％的铜和钯，铜和钯所占的面积比为1∶1.7×10-2，单晶硅片与靶材之间的距离为40～60mm。当本底真空度不低于10-4Pa，通入气体纯度为99.99％的氮气(N2)，调节工作气压至6.0～9.0×10-1Pa，电源功率为50～150W，先预溅射靶材30分钟，然后拿走挡板，开始溅射沉积，即可得到沉积的Cu3NPd0.238薄膜。从图1中Cu3NPd0.238薄膜材料的电阻率随温度变化曲线图可以看到，电阻率在5～250K的大范围内相对变化＜1.0％，也就是说电阻率温度系数几乎为零。
实施例2
将石英玻璃片分别在丙酮和酒精中超声清洗30分钟，吹干后，将石英玻璃片放入反应磁控溅射系统的真空沉积室中的样品台上，阴极靶材为纯度均为不低于99.9％的铜和钯，铜和钯所占的面积比为1∶8.5×10-3，石英玻璃片与靶材之间的距离为40～60mm。当本底真空度不低于10-4Pa时，通入气体纯度为99.99％的氮气(N2)，调节工作气压至6.0～9.0×10-1Pa，电源功率为50～150W，先预溅射靶材30分钟，然后拿走挡板，开始溅射沉积，即可得到沉积的Cu3NPd0.133薄膜。从图2中的Cu3NPd0.133薄膜材料的电阻率随温度变化曲线图可以看到，电阻率在5～190K的大范围内相对变化＜1.0％，也就是说电阻率温度系数几乎为零。
Claims (5)
1、一种恒电阻率薄膜材料，其特征在于，所述恒电阻率薄膜材料的分子式为Cu3NPdx，其中，0.13＜X＜0.24。
2、一种制备权利要求1所述的恒电阻率薄膜材料的方法，步骤如下：
(1)用常规方法将衬底清洗后放入反应磁控溅射装置的反应室中；
(2)阴极靶材包括铜靶材和钯靶材，铜和钯的纯度均不低于99.9％，衬底与靶材之间的距离为40～60mm；
(3)本底真空度不低于10-4Pa，通入纯度为99.99％的氮气(N2)，调节工作气压至6.0～9.0×10-1Pa；
(4)控制衬底温度低于70℃，先用挡板遮盖衬底后，预溅射靶材30分钟，然后去掉挡板，开始溅射沉积，电源功率为50～150W。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阴极靶材中铜靶材和钯靶材的面积比例为：1∶8.5×10-3～1.7×10-2。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述常规方法为将衬底分别在丙酮和酒精中各超声清洗30分钟后，吹干衬底。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述衬底为单晶硅片或石英玻璃片。
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| CNB2005100750598A CN100369161C (zh) | 2005-06-08 | 2005-06-08 | 恒电阻率薄膜材料及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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