本发明涉及一种采用磁控溅射‑掩模辅助沉积制备Ag纳米线阵列电极的方法,使用磁控溅射与电极掩模辅助沉积技术制备Ag膜;连接的金属电极Ag分别沉积在上、下AlN基底,上、下AlN片的尺寸是1‑40 mm × 1‑35 mm;然后通过对准,在热电材料掩模辅助下,p‑Bi‑Sb‑Te和n‑Bi‑Te‑Se膜热偶臂分别沉积在已制备好的电极上面;最后,上和下AlN片分别具有几根至上千根p‑Bi0.5Sb1.5Te3和n‑Bi2Se0.3Te2.7热偶膜臂,通过上下键合,形成几对至上千对p‑n结的微型器件。性能测试表明具有纳米线阵列结构电极的器件性能较普通结构电极的器件性能有显著地提升,因此引入纳米线阵列结构电极是一种提高热电微型器件性能的有效途径。本发明制作工艺简单,操作简便,生产环境条件宽松,具有非常显著的实用价值和经济效益。
一种采用磁控溅射‑掩模辅助沉积制备Ag纳米线阵列电极的方法,采用多靶磁控溅射沉积系统,其特征在于具体实施步骤如下:首先,薄膜制备工艺过程如下:(1)基底在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗5‑10分钟后取出,并用高纯氮气吹干后迅速放入溅射真空室;(2)把质量百分比纯度为99.99%的Ag靶材放入磁控溅射真空室中,调节基底与溅射靶源的距离=3‑5,开始抽真空;(3)真空度达2.0×10‑4‑4.0×10‑4Pa时打开加热控温电源,设定加热温度200‑400℃,开始对基底升温,同时打开气体流量控制仪和溅射电源预热,并打开样品台自转,转速为10‑15转/分钟;(4)温度升至预定温度200‑400℃后,开始通入高纯氩气,固定氩气流量为20‑30sccm,并调节气压至预定工作气压1‑3Pa;(5)调节溅射功率25‑35W,预溅射5‑10分钟,待辉光稳定后打开挡板开始溅射,沉积时间1‑3h;(6)溅射结束后,关闭溅射电源,并在氩气气氛下对薄膜进行原位退火;(7)退火结束后,关闭加热控温电源,待基底温度降至20‑40℃时,关闭样品台自转和其它电源;待基底温度降至20‑40℃时,取出样品;(8)使用设计好的不锈钢掩模去制造面外型串联微型器件,掩模包括为制备热电材料掩模与电极掩模;加工器件的实施步骤如下:首先,使用磁控溅射与电极掩模辅助沉积技术,制备Ag膜过程如上1‑7步骤所述;连接的金属电极Ag分别沉积在上、下AlN基底上,基底厚度≤0.3 mm,上、下AlN片的尺寸是1‑40 mm × 1‑35 mm;然后通过对准,在热电材料掩模辅助下,p‑Bi‑Sb‑Te和n‑Bi‑Te‑Se膜热偶臂分别沉积在已制备好的电极上面;最后,上和下AlN片分别具有几根至上千根p‑Bi0.5Sb1.5Te3和n‑Bi2Se0.3Te2.7膜热偶臂,通过上下键合,形成几对至上千对p‑n结的微型器件。
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