TWI477618B - 銀鎂鋁金屬玻璃鍍層及其製備方法 - Google Patents

Description

銀鎂鋁金屬玻璃鍍層及其製備方法

本發明關於一種銀基金屬玻璃，尤指一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層及其製備方法。

相較於結晶金屬，金屬玻璃(即非結晶金屬)擁有諸多不同的特性。金屬玻璃除了同樣具有高反射率之外，金屬玻璃的機械性質及抗腐蝕能力也比一般金屬較佳，將金屬玻璃鍍在材料元件上，可以提升材料本身的機械性質。因此，金屬玻璃具有相當廣泛的應用範圍，例如其高反射率可加強光訊號之傳送並降低能耗，或者可提升燈具的照明亮度，達到節能之成效。

銀具有高反射率、不易受化學藥品腐蝕及良好的抗菌性等特性，因此銀基合金被廣泛地應用在光學產品、生醫產品或是半導體元件上。

由於銀金屬之結晶性非常高，即使在運用傳統製備金屬玻璃之方法下仍不易形成具有非結晶結構的銀基合金。因此，目前有關銀基合金的相關技術皆屬結晶合金的範疇內，例如通過使用濺鍍設備製備具有結晶結構之銀基合金薄膜來應用於光學產品或半導體元件上。

相較於金屬玻璃，結晶結構之金屬易產生氧化反應，且其抗腐蝕能力較差，在運用於相關產品時，需要製備額外的保護層以防止磨耗及腐蝕。

故，有必要提供一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層及其製備 方法，以解決習知技術所面臨的問題。

有鑒於習知技術的缺點，本發明之主要目的在於提供一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其是由磁控共濺鍍裝置依照特定原子比例製備而成的包含鎂鋁元素的銀基金屬合金，為具有非結晶結構的金屬玻璃薄膜。

為達上述之目的，本發明提供一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其由磁控共濺鍍裝置依照特定原子比例同時沉積銀、鎂及鋁金屬所製備而成，其中該特定原子比例為銀的原子百分比為30~45%，鎂的原子百分比為37~45%，及鋁的原子百分比為18~25%。

在本發明的一較佳實施例中，銀、鎂及鋁的原子百分比分別為30%、45%、25%。

在本發明的一較佳實施例中，銀、鎂及鋁的原子百分比分別為45%、37%、18%。

本發明另提供一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，係使用磁控共濺鍍裝置依照特定原子比例同時沉積銀、鎂、鋁金屬於一基板上而形成所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其中該特定原子比例為銀的原子百分比為30~45%，鎂的原子百分比為37~45%，鋁的原子百分比為18~25%。

在本發明的一較佳實施例中，所述磁控共濺鍍裝置包含兩直流濺鍍槍及一射頻濺鍍槍，其中所述兩直流濺鍍槍內分別放置銀靶材與鋁靶材，分別用於銀與鋁的沉積操作；所述射頻濺鍍槍內放置鎂靶材，係用於鎂的沉 積操作。

在本發明的一較佳實施例中，用於銀沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為40W；用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為70W；用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍的濺鍍功率為100W。

在本發明的一較佳實施例中，用於銀沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍速率為18奈米/分鐘；用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為9奈米/分鐘；用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍的濺鍍功率為18奈米/分鐘。

在本發明的一較佳實施例中，在製備過程中，所述磁控共濺鍍裝置會通過一特定的檢測步驟來判別其所製備的鍍層是否為非結晶結構之金屬玻璃；其中該檢測步驟為：根據鍍層在光波長大於400nm的反射率特徵曲線的斜率是否接近零，若接近零，則判斷該鍍層為非結晶結構之金屬玻璃。

由於銀、鎂、鋁金屬本身具有高反射率，本發明的銀鎂鋁金屬玻璃鍍層將可廣泛地應用在光學產品、生醫產品或是半導體元件上。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，幷配合所附圖式，作詳細說明如下。下列說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「內」、「外」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因 此，本發明以下實施例中所提到的方向用語僅是用來輔助說明本發明技術內容，而非用來限制本發明。

請參考第1圖所示，第1圖係本發明一較佳實施例之製備銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的裝置示意圖。所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層可由一磁控共濺鍍裝置製備而成。如第1圖所示，所述磁控共濺鍍裝置包括一濺鍍腔室1、一射頻濺鍍槍20及兩直流濺鍍槍21、22。該濺鍍腔室1具有一承載台11，該承載台11上可供放置一基板100。該基板100可為任何待鍍基材，例如產品的外殼，供所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層沉積於其上。所述承載台11可轉動。

所述射頻濺鍍槍20內係放置鎂靶材，以用於進行鎂的沉積操作；所述兩個直流濺鍍槍21、22則分別放置銀靶材及鋁靶材，分別用於進行銀與鋁的沉積操作。

在製備過程中，所述濺鍍腔室1會透過真空泵浦將其內部抽至壓力約為3x10^-3 托(torr)的接近真空狀態，並利用氣體供應組將氬氣充滿所述濺鍍腔室1以帶走濺鍍時可能產生的多餘氣體。濺鍍開始前會先預濺鍍約5分鐘以清除靶材上可能附著的氧化物。濺鍍時所述基板100放置於距離靶材約12公分處，所述承載台11並以每分鐘16轉的轉速轉動，使鍍膜的成份及厚度更均勻。

所述磁控共濺鍍裝置會調整所述射頻濺鍍槍20及直流濺鍍槍21、22的個別濺鍍功率來控制各個金屬元素的原子比例。所述磁控共濺鍍裝置控制所述用於銀沉積操作的直流濺鍍槍21的濺鍍功率為35~45W，以控制其濺鍍速率約14~20奈米/分鐘，在本實施例中，所述用於 銀沉積操作的直流濺鍍槍21的濺鍍功率為40W，濺鍍速率為18奈米/分鐘。所述磁控共濺鍍裝置控制所述用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍22的濺鍍功率為65~75W，以控制其濺鍍速率約5~11奈米/分鐘，而在本實施例中，所述用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍22的濺鍍功率為70W，濺鍍速率為9奈米/分鐘。所述磁控共濺鍍裝置控制所述用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍20的濺鍍功率為95~105W，以控制其濺鍍速率約14~20奈米/分鐘，在本實施例中，所述用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍20的濺鍍功率為100W，濺鍍速率為18奈米/分鐘。

經由所述磁控共濺鍍裝置所製備而成的所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其元素的原子比例較佳為銀的原子百分比為30~45%，鎂的原子百分比為37~45%，鋁的原子百分比為18~25%，亦即其元素的原子比例是銀>鎂>鋁，或是鎂>銀>鋁，且銀、鎂及鋁的原子百分比相加後的總和需控制為100%。在本實施例中，所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的銀、鎂及鋁的原子百分比分別為30%、45%、25%。在另一實施例中，所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的銀、鎂及鋁的原子百分比分別為45%、37%、18%。

由於所述磁控共濺鍍裝置所製備的鍍層會因為原子結構不同而具有不同的反射特性，因此，在製備過程中，所述磁控共濺鍍裝置所製備的鍍層會通過一特定的檢測步驟來判別該鍍層是否為非結晶結構之金屬玻璃。該檢測步驟為：根據鍍層在光波長大於400nm的反射率特徵曲線的斜率是否接近零，若接近零，則該鍍層為非結晶結構之金屬玻璃。

請參考第2A圖所示，第2A圖是本發明銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的反射率分佈曲線圖。可看出，當銀、鎂及鋁的原子百分比分別為30%、45%、25%時，其在光波長大於400nm的反射率皆達到0.7~0.8之間，其在光波長大於400nm的特徵曲線的斜率接近零，進一步通過X光繞射分析儀也可確定該鍍層為非結晶結構之金屬玻璃；當所述銀、鎂及鋁的原子百分比分別為45%、37%、18%時，其在光波長大於400nm的反射率也接近0.7~0.75之間，其在光波長大於400nm的特徵曲線的斜率也接近零，進一步通過X光繞射分析儀也確定了該鍍層為非結晶結構之金屬玻璃。

相較之下，請參考第2B圖所示，第2B圖是具結晶結構的銀鎂鋁金屬鍍層的反射率特徵曲線圖。可看出，當銀、鎂及鋁的原子百分比分別為60%、27%、13%時，其在光波長大於400nm的反射率分佈於0.5~0.9之間，其在光波長大於400nm的特徵曲線的斜率沒有接近零的趨勢，進一步通過X光繞射分析儀可確定該鍍層為具有結晶結構之金屬合金；當所述銀、鎂及鋁的原子百分比分別為73%、17%、10%時，其在光波長大於400nm的反射率分佈於0.6~0.92，其在光波長大於400nm的特徵曲線的斜率也沒有接近零的趨勢，進一步通過X光繞射分析儀可確定該鍍層為具有結晶結構之金屬合金。因此，根據鍍層在光波長大於400nm的反射率特徵曲線的斜率是否接近零的檢測步驟確實可以有效判別鍍層是否為具有非結晶結構的金屬玻璃。如此一來，可省略傳統使用X光繞射分析儀進行結構分析的判別流程。

相較於傳統製備金屬玻璃之方法下仍不容易製造出具有非結晶結構的含銀合金，本發明利用共濺鍍方式配合特定原子比例來同時沉積銀、鎂、鋁金屬於基板上，使得所製成的銀鎂鋁合金鍍層構成非結晶結構的金屬玻璃，由於銀、鎂、鋁金屬本身具有高反射率，且銀不易受化學藥品腐蝕及具有良好的抗菌能力，因此本發明的銀鎂鋁金屬玻璃鍍層具備高反射率、不易受化學藥品腐蝕及良好的抗菌性等優點，可廣泛地應用在光學產品、生醫產品或是半導體元件上。

本發明已以較佳實施例方式揭露，然其幷非用以限制本創作，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧濺鍍腔室

11‧‧‧承載台

100‧‧‧基板

20‧‧‧射頻濺鍍槍

21‧‧‧直流濺鍍槍

22‧‧‧直流濺鍍槍

第1圖是本發明一較佳實施例之製備銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的裝置示意圖。

第2A圖是本發明銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的反射率特徵曲線圖。

第2B圖是具結晶結構的銀鎂鋁金屬鍍層的反射率特徵曲線圖。

1‧‧‧濺鍍腔室

11‧‧‧承載台

100‧‧‧基板

20‧‧‧射頻濺鍍槍

21‧‧‧直流濺鍍槍

22‧‧‧直流濺鍍槍

Claims (10)

1. 一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其由磁控共濺鍍裝置依照特定原子比例同時沉積銀、鎂及鋁金屬所製備而成，其中該特定原子比例為銀的原子百分比為30~45%，鎂的原子百分比為37~45%，及鋁的原子百分比為18~25%；所述磁控共濺鍍裝置包含兩直流濺鍍槍及一射頻濺鍍槍，其中所述兩直流濺鍍槍內分別放置銀靶材與鋁靶材，分別用於銀與鋁的沉積操作；所述射頻濺鍍槍內放置鎂靶材，係用於鎂的沉積操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其中銀、鎂及鋁的原子百分比分別為30%、45%、25%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其中銀、鎂及鋁的原子百分比分別為45%、37%、18%。
4. 一種銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，係使用磁控共濺鍍裝置依照特定原子比例同時沉積銀、鎂及鋁金屬於一基板上而形成所述銀鎂鋁金屬玻璃鍍層，其中該特定原子比例為銀的原子百分比為30~45%，鎂的原子百分比為37~45%，及鋁的原子百分比為18~25%。
5. 如申請專利範圍第4項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，其中所述磁控共濺鍍裝置包含兩直流濺鍍槍及一射頻濺鍍槍，其中所述兩直流濺鍍槍內分別放置銀靶材與鋁靶材，分別用於銀與鋁的沉積操作；所述射頻濺鍍槍內放置鎂靶材，係用於鎂的沉積操作。
6. 如申請專利範圍第4項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍 層的製備方法，其中用於銀沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為40W；用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為70W；用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍的濺鍍功率為100W。
7. 如申請專利範圍第6項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，其中用於銀沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍速率為18奈米/分鐘；用於鋁沉積操作的直流濺鍍槍的濺鍍功率為9奈米/分鐘；用於鎂沉積操作的射頻濺鍍槍的濺鍍功率為18奈米/分鐘。
8. 如申請專利範圍第4項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，其中銀、鎂及鋁的原子百分比分別為30%、45%、25%。
9. 如申請專利範圍第4項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，其中銀、鎂及鋁的原子百分比分別為45%、37%、18%。
10. 如申請專利範圍第4項所述之銀鎂鋁金屬玻璃鍍層的製備方法，在製備過程中，所述磁控共濺鍍裝置會通過一特定的檢測步驟來判別其所製備的鍍層是否為非結晶結構之金屬玻璃；其中該檢測步驟為：根據鍍層在光波長大於400nm的反射率特徵曲線的斜率是否接近零，若接近零，則判斷該鍍層為非結晶結構之金屬玻璃。