專利名稱：恒電阻率薄膜材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電阻材料，特別涉及一種恒電阻率薄膜材料及其制備方法。
背景技術：
熱穩(wěn)定性是電子器件制作及其應用的重要課題。其中電阻在一定溫區(qū)內(nèi)的恒阻特性使其在航天電子工業(yè)、溫度變化較大的環(huán)境等方面具有十分重要的應用前景。電子器件內(nèi)材料的電阻，容易受周圍工作環(huán)境溫度的影響而發(fā)生較大改變，這種特性極易導致器件的各項性能變差甚至失效。因此探索在較大的溫度變換區(qū)域內(nèi)，新型的恒定電阻材料一直是科研技術人員的研究熱點，例如發(fā)展最快的合金如Ni-Cr和Ni-Cu，在一定溫區(qū)內(nèi)具有極低電阻溫度系數(shù)TCR(±10×10-6)，它們已經(jīng)被用作新型的薄膜芯片電阻，并投入使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在較大溫度區(qū)域內(nèi)電阻幾乎沒有變化的恒電阻率薄膜材料。
本發(fā)明的目的還在于提供一種制備該恒電阻率薄膜材料的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種恒電阻率薄膜材料，分子式為Cu3NPdx，其中，0.13＜X＜0.24。
一種制備上述恒電阻率薄膜材料的方法，步驟如下1、用常規(guī)方法將襯底清洗后放入反應磁控濺射裝置的反應室中；2、陰極靶材包括銅靶材和鈀靶材，銅和鈀的純度均不低于99.9％，襯底與靶材之間的距離為40～60mm，銅和鈀的純度均不低于99.9％，襯底與靶材之間的距離為40～60mm；3、本底真空度不低于10-4Pa，通入純度為99.99％的氮氣(N2)，調(diào)節(jié)工作氣壓至6.0～9.0×10-1Pa；4、控制襯底溫度低于70℃，先用擋板遮蓋襯底后，預濺射靶材30分鐘，然后去掉擋板，開始濺射沉積，電源功率為50～150W。
其中，步驟1中的常規(guī)方法為將襯底分別在丙酮和酒精中各超聲清洗30分鐘后，吹干襯底。
步驟1中的襯底為單晶硅片或石英玻璃片。
步驟2中的陰極靶材的銅和鈀的面積比例為1∶8.5×10-3～1.7×10-2。
Cu3NPdx體系薄膜材料在很大的溫度范圍內(nèi)，電阻幾乎沒有變化。采用反應磁控濺射法制備的Cu3NPdx薄膜材料，致密均勻，通過調(diào)節(jié)靶材上銅和鈀所占的面積比來實現(xiàn)調(diào)節(jié)鈀在薄膜中的含量，元素含量比的變化能夠調(diào)節(jié)薄膜電阻隨溫度的變化趨勢。其中Cu3NPdx體系薄膜材料中x范圍在0.13～0.24之間時，在5K～250K的大范圍溫度內(nèi)，電阻率相對變化＜1.0％，也就是說電阻率溫度系數(shù)幾乎為零。這種材料制造的電阻元器件，在溫度5K～250K的大幅度變化的環(huán)境中，具有較好的穩(wěn)定性，因而更加可靠。


圖1是本發(fā)明恒電阻率Cu3NPd0.238薄膜材料的電阻率隨溫度變化曲線圖；圖2是本發(fā)明恒電阻率Cu3NPd0.133薄膜材料的電阻率隨溫度變化曲線圖。
具體實施例方式
利用磁控濺射法制備恒電阻率薄膜材料Cu3NPdx，陰極靶材為純度均為不低于99.9％的銅和鈀，反應氣體是氣體純度為99.99％的氮氣(N2)，襯底用單晶硅片或石英玻璃片，利用鈀在薄膜中的含量的不同，可以調(diào)節(jié)恒定溫度范圍。此種恒阻材料的基質(zhì)為立方晶系的Cu3N，是一種欠缺半導體，通過在體心中加入少量的其他金屬調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電阻率在較大的溫度范圍內(nèi)的恒定。它和金屬合金類恒阻材料有著完全不同的物理機制。此類材料的特征是在欠缺半導體內(nèi)加入(而非替代型半導體的摻雜)金屬調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)靶材上銅和鈀所占的面積比來實現(xiàn)調(diào)節(jié)鈀在薄膜中的含量，通過調(diào)節(jié)薄膜的電子結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其恒定溫度范圍的調(diào)制。
實施例1將單晶硅片分別在丙酮和酒精中超聲清洗30分鐘，吹干后，將單晶硅片放入反應磁控濺射系統(tǒng)的真空沉積室中的樣品臺上，陰極靶材為純度均為99.99％的銅和鈀，銅和鈀所占的面積比為1∶1.7×10-2，單晶硅片與靶材之間的距離為40～60mm。當本底真空度不低于10-4Pa，通入氣體純度為99.99％的氮氣(N2)，調(diào)節(jié)工作氣壓至6.0～9.0×10-1Pa，電源功率為50～150W，先預濺射靶材30分鐘，然后拿走擋板，開始濺射沉積，即可得到沉積的Cu3NPd0.238薄膜。從圖1中Cu3NPd0.238薄膜材料的電阻率隨溫度變化曲線圖可以看到，電阻率在5～250K的大范圍內(nèi)相對變化＜1.0％，也就是說電阻率溫度系數(shù)幾乎為零。
實施例2將石英玻璃片分別在丙酮和酒精中超聲清洗30分鐘，吹干后，將石英玻璃片放入反應磁控濺射系統(tǒng)的真空沉積室中的樣品臺上，陰極靶材為純度均為不低于99.9％的銅和鈀，銅和鈀所占的面積比為1∶8.5×10-3，石英玻璃片與靶材之間的距離為40～60mm。當本底真空度不低于10-4Pa時，通入氣體純度為99.99％的氮氣(N2)，調(diào)節(jié)工作氣壓至6.0～9.0×10-1Pa，電源功率為50～150W，先預濺射靶材30分鐘，然后拿走擋板，開始濺射沉積，即可得到沉積的Cu3NPd0.133薄膜。從圖2中的Cu3NPd0.133薄膜材料的電阻率隨溫度變化曲線圖可以看到，電阻率在5～190K的大范圍內(nèi)相對變化＜1.0％，也就是說電阻率溫度系數(shù)幾乎為零。
權(quán)利要求
1.一種恒電阻率薄膜材料，其特征在于，所述恒電阻率薄膜材料的分子式為Cu3NPdx，其中，0.13＜X＜0.24。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的恒電阻率薄膜材料的方法，步驟如下(1)用常規(guī)方法將襯底清洗后放入反應磁控濺射裝置的反應室中；(2)陰極靶材包括銅靶材和鈀靶材，銅和鈀的純度均不低于99.9％，襯底與靶材之間的距離為40～60mm；(3)本底真空度不低于10-4Pa，通入純度為99.99％的氮氣(N2)，調(diào)節(jié)工作氣壓至6.0～9.0×10-1Pa；(4)控制襯底溫度低于70℃，先用擋板遮蓋襯底后，預濺射靶材30分鐘，然后去掉擋板，開始濺射沉積，電源功率為50～150W。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述陰極靶材中銅靶材和鈀靶材的面積比例為1∶8.5×10-3～1.7×10-2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述常規(guī)方法為將襯底分別在丙酮和酒精中各超聲清洗30分鐘后，吹干襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述襯底為單晶硅片或石英玻璃片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種恒電阻率薄膜材料Cu
文檔編號H01B1/02GK1687994SQ200510075059
公開日2005年10月26日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者曹則賢, 紀愛玲, 馬利波, 杜允 申請人:中國科學院物理研究所