一种Cu掺杂的Ag薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种Cu掺杂的Ag薄膜及其制备方法和应用，属于电磁防护材料技术领域。本发明专利技术提供的Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm。本发明专利技术通过在银膜中掺杂铜，能够抑制银膜的3D生长，促进银膜的平面生长，从而形成均匀连续的超薄银膜；通过控制Cu掺杂的Ag薄膜的厚度以及Cu掺杂的浓度，可以使Cu

【技术实现步骤摘要】
一种Cu掺杂的Ag薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电磁防护材料
，尤其涉及一种Cu掺杂的Ag薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着信息化装备的广泛应用，特别是超宽带、高功率微波等电磁脉冲武器的装备的应用，战场电磁环境越来越复杂恶劣。与此同时，信息化装备的集成度越来越高，电路系统的电磁敏感性、电磁易损性也越来越严重。因此，武器装备电磁防护变得越来越重要。在信息化武器装备电磁防护中，许多武器设备需要同时具有高电磁屏蔽性能和透明性的窗口，如电视制导导弹、激光制导导弹、屏蔽舱等。
[0003]目前，与传统的导电聚合物基薄膜材料相比，超薄金属薄膜由于其优异的柔韧性、高导电性、独特的光电特性和显著的稳定性，近年来受到了广泛的关注。其中，银具有最高的电导率和最低的光学损耗。因此，高质量的超薄Ag膜将是透明电磁屏蔽窗的理想选择。然而，在Ag膜的初始生长过程中，Ag原子有相互结合而非与衬底结合的趋势，当膜厚小于20nm时，“孤岛效应”(即Volmer
‑
Weber增长模式)发生。这种效应导致类似“岛屿”的分散三维(3D)结构晶粒形成，难以形成连续的导电Ag膜。然而，随着Ag膜厚度的增加，孤立的岛倾向于合并形成连续的导电薄膜，而光学透明性会变差。
[0004]因此，如何改进连续超薄Ag膜的制备工艺，使其具有优异的透光性和屏蔽效能，适合用作透明的电磁干扰屏蔽窗口，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种Cu掺杂的Ag薄膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的Cu掺杂的Ag薄膜均匀连续，同时兼具较高的透光性和屏蔽效能，对研制具有高透光/高屏效兼顾的视窗材料具有重要意义。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种Cu掺杂的Ag薄膜，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm。
[0008]优选地，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度为1～8mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～15nm。
[0009]优选地，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度为1～5mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为7～12nm。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述Cu掺杂的Ag薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)对衬底进行亲水性处理，得到改性衬底；
[0012](2)以银靶和铜靶作为溅射靶材，通过磁控共溅射在所述步骤(1)得到的改性衬底上制备Cu
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Ag膜，得到Cu掺杂的Ag薄膜。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的衬底为SiO2玻璃衬底。
[0014]优选地，所述步骤(1)中亲水性处理的方式包括：采用盐酸溶液对衬底进行超声处理。
[0015]优选地，所述浓盐酸和去离子水的体积比为1：(9～11)。
[0016]优选地，所述步骤(2)中磁控共溅射的真空度＜10
‑4Pa，磁控共溅射的温度为室温。
[0017]优选地，所述步骤(2)中磁控共溅射时银靶的溅射功率为200～300W，铜靶的溅射功率为80～240W。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述Cu掺杂的Ag薄膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的Cu掺杂的Ag薄膜在电磁屏蔽视窗材料中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种Cu掺杂的Ag薄膜，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm。本专利技术通过在银膜中掺杂一定浓度的铜，能够抑制银膜的3D生长模式，促进银膜的平面生长，从而形成均匀连续的超薄银膜；通过控制Cu掺杂的Ag薄膜的厚度以及Cu掺杂的浓度，可以使Cu
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Ag薄膜同时兼具较高的透光性和屏蔽效能。实施例的结果显示，本专利技术提供的Cu掺杂的Ag薄膜制备的超薄透明电磁屏蔽薄膜兼具较高的透光性和屏蔽效能，可见光透过率可高达79.2％以上，同时屏蔽效能在20MHz至5GHz范围可高达36.8dB以上，对研制具有高透光/高屏效兼顾的视窗材料具有重要意义。
附图说明
[0020]图1为本专利技术进行磁控共溅射的示意图；
[0021]图2为对比例1提供的Ag薄膜的SEM图；
[0022]图3为本专利技术实施例1提供的Cu掺杂的Ag薄膜的SEM图；
[0023]图4为本专利技术实施例2提供的Cu掺杂的Ag薄膜的SEM图；
[0024]图5为本专利技术实施例3提供的Cu掺杂的Ag薄膜的SEM图；
[0025]图6为本专利技术实施例1～3提供的Cu掺杂的Ag薄膜和对比例1提供的Ag薄膜的AFM图；
[0026]图7为实施例1～3制备的Cu掺杂的Ag薄膜和对比例1提供的Ag薄膜的XRD图；
[0027]图8为实施例1制备的铜掺杂浓度为2mol％的Cu
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Ag薄膜(10nm)的EDS分析结果；
[0028]图9为实施例1制备的Cu掺杂的Ag薄膜未经Ar离子刻蚀的Ag 3d峰的XPS谱图；
[0029]图10为实施例1制备的Cu掺杂的Ag薄膜经Ar离子刻蚀的Ag 3d峰的XPS谱图；
[0030]图11为实施例1～3制备的Cu掺杂的Ag薄膜和对比例1提供的Ag薄膜在300～850nm波长范围内的透过率；
[0031]图12为实施例1～3制备的Cu掺杂的Ag薄膜和对比例1提供的Ag薄膜在20MHz～5GHz频率范围内的屏蔽效能；
[0032]图13为Cu
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Ag薄膜的屏蔽机理图；
[0033]图14为铜掺杂对银薄膜屏蔽性能的影响机理图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种Cu掺杂的Ag薄膜，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm。
[0035]在本专利技术中，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，优选为1～8mol％，
更优选为1～5mol％，进一步优选为2～5mol％。本专利技术通过在银膜中掺杂一定浓度的铜，能够抑制银膜的3D生长，促进银膜的平面生长，从而形成均匀连续的超薄银膜；通过控制铜掺杂的浓度，可以使Cu
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Ag膜具有较高的屏蔽效能。
[0036]在本专利技术中，Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm，优选为5～15nm，更优选为7～12nm，进一步优选为10nm。本专利技术通过控制Cu掺杂的Ag薄膜的厚度，可以避免薄膜过厚导致光学透明性变差，从而使Cu掺杂的Ag薄膜同时兼具较高的透光性和屏蔽效能。
[0037]本专利技术通过在银膜中掺杂一定浓度的铜，能够抑制银膜的3D生长模式，促进银膜的平面生长，从而形成均匀连续的超薄银膜；通过控制Cu掺杂的Ag薄膜的厚度和以及Cu掺杂的浓度，可以使Cu
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Ag薄膜同时兼具较高的透光性和屏蔽效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cu掺杂的Ag薄膜，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度≤10mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～20nm。2.根据权利要求1所述的Cu掺杂的Ag薄膜，其特征在于，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度为1～8mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为5～15nm。3.根据权利要求1所述的Cu掺杂的Ag薄膜，其特征在于，所述Cu掺杂的Ag薄膜中Cu掺杂的浓度为1～5mol％，所述Cu掺杂的Ag薄膜的厚度为7～12nm。4.权利要求1～3任意一项所述Cu掺杂的Ag薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)对衬底进行亲水性处理，得到改性衬底；(2)以银靶和铜靶作为溅射靶材，通过磁控共溅射在所述步骤(1)得到的改性衬底上制备Cu
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Ag膜，得到Cu掺杂的Ag薄膜。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹萍，王庆国，曲兆明，程二威，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：