钨酸锆（ZrW₂O₈）是一种具有显著负热膨胀特性的功能材料，其薄膜在宽温域（-273~777℃）内可保持各向同性收缩，适用于微电子封装、光学器件热补偿等领域。该薄膜可通过磁控溅射（非晶态为主）或脉冲激光沉积（晶态可控）制备，具有低介电损耗（<0.02）、高透光率（可见光>80%）以及与硅基、石英基板的高结合力（临界载荷>10N）等特点，能够有效解决热失配引发的器件失效问题。

我们提供的钨酸锆（ZrW₂O₈）靶材采用高纯氧化锆与氧化钨粉末按原子比精确配比（Zr:W=1:2），通过火法物相合成结合磨料制靶工艺制备。靶材成分均匀、致密度高，适用于磁控溅射、脉冲激光沉积等镀膜场景，薄膜结晶度与基板结合力表现优异，可满足半导体、光学器件等领域对薄膜热膨胀补偿、低介电损耗的核心需求。

一、脉冲激光沉积（PLD）法制备的薄膜特性

·结构与形貌控制

通过调节衬底温度（如200~400℃），可实现薄膜从非晶到晶态的转变。低温沉积时薄膜为非晶态，高温下形成纳米晶结构。

薄膜表面颗粒分布均匀，晶粒尺寸约为20~50nm，粗糙度略高于磁控溅射薄膜（约3~5nm）。

·负热膨胀性能

PLD薄膜在宽温域（-273~777℃）内保持各向同性负膨胀特性，平均热膨胀系数为-9×10⁻⁶/℃。

变温XRD证实其晶格参数随温度升高线性减小，与块体材料特性一致。

·应用适配性

PLD法更适用于复杂基板（如Pt/Ti/SiO₂/Si）的异质外延生长，可制备厚度可控（50~500nm）的薄膜，用于微机电系统（MEMS）的热应力补偿层。

二、磁控溅射法制备的薄膜特性

·结构特征与热稳定性

磁控溅射法通常可制备非晶态或部分晶化的薄膜，在650℃以下热处理后仍保持非晶态，高于此温度时逐渐转变为晶态立方相ZrW₂O₈。

薄膜表面光滑致密，粗糙度较低（如原子力显微镜测得粗糙度为1.5~2.5nm），且与基体（如硅、石英）结合力强，划痕测试显示临界载荷可达10N以上。

·热膨胀性能

薄膜在室温至700℃范围内表现出负热膨胀特性，但存在各向异性。例如，变温XRD显示（211）和（310）晶面间距随温度升高缩小（负膨胀），而（332）晶面间距增大（正膨胀），整体平均热膨胀系数为负值。

·介电与光学性能

介电常数在5~6范围内，介电损耗低于0.02，适合高频电子器件应用。

光学透过率在可见光波段达80%以上，紫外吸收边约为380nm，表明其可用于光学涂层。

三、应用领域

1.微电子与集成电路器件

·热应力补偿层

用于芯片封装和互连结构，补偿基板（如硅、石英）与金属布线（如铜、铝）之间的热膨胀系数差异，减少热应力导致的器件失效。

在铜互连工艺中，可作为阻挡层材料，抑制铜原子向介质层（如SiO₂）扩散，提升集成电路的可靠性和寿命。

·高频电子器件

低介电常数（5~6）和介电损耗（<0.02）使其适用于微波滤波器、射频器件等高频电路，减少信号传输损耗。

2.光学器件

·光波导与光纤通信器件

高光学透过率（可见光波段>80%）和紫外吸收特性（吸收边~380nm），适用于光波导涂层、光纤准直器，提升光信号传输效率。

在激光设备中用于热稳定光学镜面，减少温度波动引起的焦距偏移。

·光学传感器与滤波器

薄膜的负热膨胀特性可用于设计温度自补偿光学传感器，如Fabry-Pérot干涉仪的温度稳定性增强层。

3.智能材料与复合器件

·零膨胀复合材料

与正热膨胀材料（如铝、钛合金）复合，制备零膨胀或可控膨胀材料，应用于高精度卫星天线支架、光学望远镜镜面衬底。

·MEMS/NEMS器件

作为微机电系统（MEMS）的应力补偿层，降低热循环引起的结构变形，提升加速度计、陀螺仪等器件的长期稳定性。

4.新能源与特殊环境器件

·薄膜太阳能电池

可作为背电极或缓冲层材料（类似钼靶的应用），优化铜铟镓硒（CIGS）电池的热匹配性，提升光电转换效率。

·高温传感器与涂层

在航空航天领域，用于涡轮叶片的高温防护涂层，利用其热稳定性（650℃以下保持非晶态）减少热膨胀导致的涂层开裂。

5.生物医疗器件

牙科填充材料：与生物陶瓷复合，制备热膨胀系数与牙齿接近的填充材料，减少温度变化引起的微渗漏。

四、可供应的其它相关材料

金属靶材和镀膜材料：铝Al、钛Ti、铜Cu、银Ag等高纯金属及相关合金定制

陶瓷靶材和镀膜材料：氧化锆ZrO₂、二氧化钛TiO₂、二氧化硅SiO₂、氮化铝AlN、氮化硅Si₃N₄、碳化硅SiC、硅酸锆（ZrSiO₄）等

其它：聚四氟乙烯（PTFE）靶材、石墨靶材、熔融石英片等

1.正热膨胀材料薄膜

·铝/钛合金薄膜

作用：与钨酸锆的负热膨胀特性互补，实现零膨胀或可控膨胀复合材料。例如，在卫星天线支架或高精度光学器件中，通过多层膜设计抵消温度形变。

应用场景：航空航天结构、精密仪器基底。

·铜/银薄膜

作用：作为导电层与钨酸锆薄膜结合，用于高频电子器件互连结构。铜的高导热性可优化热管理，而钨酸锆补偿铜的热膨胀差异，减少应力失效。

典型应用：集成电路中的热应力补偿阻挡层。

2.陶瓷基薄膜

·氧化锆（ZrO₂）薄膜

作用：提升机械强度和耐磨性。两者热膨胀系数相近，可形成稳定复合结构，用于高温防护涂层或切削工具表面。

协同特性：在600-800℃范围内保持结构稳定性。

·氮化铝（AlN）薄膜

作用：作为导热介质层与钨酸锆结合，用于大功率电子器件散热。AlN的高导热性（~320W/m·K）与钨酸锆的负膨胀特性协同降低热应力。

3.聚合物基薄膜

·聚酰亚胺（PI）薄膜

作用：提供柔性和低介电损耗基底。与钨酸锆复合后可制备柔性电子封装材料，适用于可穿戴设备的温度自适应电路。

性能优势：介电常数<3，热膨胀系数匹配柔性基板。

·聚四氟乙烯（PTFE）薄膜

作用：作为润滑层与钨酸锆耐磨层结合，用于高负载环境（如轴承涂层）。PTFE的低摩擦系数（0.05-0.15）与钨酸锆的硬度形成互补。

4.功能复合薄膜

·硅酸锆（ZrSiO₄）薄膜

作用：作为抗氧化保护层覆盖钨酸锆薄膜，在高温环境（如1450℃）下抑制氧化分解，延长使用寿命。

·石墨烯/硬碳薄膜

作用：在能源存储领域，与钨酸锆复合作为钠离子电池负极材料，利用硬碳的高容量和钨酸锆的结构稳定性提升循环性能。

电化学表现：复合后循环稳定性提升30%以上。

5.光学薄膜

·二氧化硅（SiO₂）薄膜

作用：作为抗反射层与钨酸锆高透光层（可见光透过率>80%）结合，用于激光镜面或光纤准直器，减少光损耗。

·氧化钛（TiO₂）薄膜

作用：利用其高折射率（~2.5）与钨酸锆低折射率（~1.8）形成光子晶体结构，设计特定波段的光学滤波器。

6.基底材料适配

·氮化硅（Si₃N₄）/碳化硅（SiC）薄膜：作为高导热、耐腐蚀基底，与钨酸锆薄膜结合用于MEMS传感器，增强器件在极端环境下的稳定性。

·石英基板：利用其低热膨胀特性（0.5×10⁻⁶/℃）与钨酸锆协同优化光路热稳定性。