專利名稱：c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法
技術領域：
本發明屬于電子材料技術。
背景技術：
微波技術的不斷發展，使得微波器件及相關介質材料的研究日益受到重視。特別是隨著電子整機系統的小型化、輕量化、平面化、集成化方向發展，微波器件也逐漸由塊體向平面薄膜化和單片集成電路整合方向發展。作為下一代微波器件，如環行器、隔離器、移相器和濾波器等相關組件，要求應用于其中的材料具有平面型、非互易、自偏置、低損耗以及易操作性等一系列新特點。其中，M型鋇鐵氧體(BaFe12O19,BaM)薄膜因具有強的磁晶各向異性、較高的飽和磁化強度、良好的化學穩定性和耐磨損性，尤其是它具有因內部高單軸磁 晶各向異性場(4^=1.710所形成的“自偏置”特性，被認為是新一代微波/毫米波磁性器件以及單片微波集成電路中最具應用潛力的材料。因此，制備出具有高的飽和磁化強度、高剩磁比、高度c軸取向和易于與半導體工藝兼容等特性的鋇鐵氧體薄膜成為了研究熱點。目前，鋇鐵氧體薄膜的制備方法主要有脈沖激光沉積法、溶膠-凝膠法和射頻磁控濺射法等。其中通過脈沖激光沉積法可以在特殊基片如MgO(Ill) (Appl.Phys. Lett.，2000，76(24) :3612; J. Appl. Phys.，2002，92(11) :6733), Al2O3(OOl) (IEEETrans. Magn. , 1994, 30 (6) : 4512 ; Appl. Phys. Lett. , 1998, 72 (26) : 3443 ; J. Magn. Magn.Mater.，2000，213(3) :326;Appl. Phys. Lett.，2000，76(4) :490), SiC(OOOl) (Appl. Phys.Lett.，2007，91 (18) : 182505)等基片上面實現鋇鐵氧體薄膜的外延生長，但是脈沖激光沉積法具有設備昂貴、沉積面積小、需要高的能量密度和高的沉積溫度(800 950°C)等局限性，較難與現有的金屬氧化物半導體(CMOS)工藝相互兼容，從而限制了其在現實生產中的應用。而溶膠-凝膠法因無需真空設備、成本低廉、工藝簡單、成分易控制等特點受到薄膜研究人員的廣泛注意。公開號CN 101367647A和公開號CN 101452756A的發明專利分別公開了一種采用溶膠一凝膠法在SiO2基片上制備“鑭摻雜納米鋇鐵氧體薄膜及其制備方法”和“一種鈰摻雜納米鋇鐵氧體薄膜及其制備方法”，但所制備出的納米晶態鋇鐵氧體薄膜均注重于其介電、電磁性能與吸波應用，并不具有c軸垂直取向和磁晶各向異性。公開號CN 101599364A的發明專利公開了 “一種c軸取向鋇鐵氧體薄膜的制備方法”，該發明采用溶膠一凝膠法在(001)晶向的藍寶石Al2O3基片上制備出鋇鐵氧體薄膜凝膠，并經1000 1100°C溫度下退火I小時以上得到具有磁晶各向異性的c軸取向鋇鐵氧體薄膜。但是同其他制備方法相比，溶膠一凝膠法所制備的薄膜附著力比較差，制約了其在實際中的應用。此外，由于在850°C左右Si基片與BaM薄膜會發生相互擴散，導致薄膜的微觀結構和性能惡化(J. Appl. Phys.，1994，75(10) :5960),因此該發明中較高的退火溫度(1000 IlO(TC)也是溶膠一凝膠法制備薄膜的一大缺點，難于與半導體Si基工藝兼容。射頻磁控濺射法卻具有可大面積成膜、附著力好、沉積效率高、濺射能量低、與CMOS工藝兼容性好等優點，被廣泛應用于多種薄膜的制備。但是由于薄膜與基片之間的晶格常數和熱膨脹系數存在差異，利用射頻磁控濺射法很難在襯底基片上直接濺射沉積出性能優異的C軸垂直膜面取向的鋇鐵氧體薄膜，通常需要在襯底基片與薄膜之間加入特殊的緩沖層如 AlN (J. Magn. Soc. Jpn. , 1997, 21:77; J. Magn. Magn. Mater. , 2001, 235 (1-3) : 169), Al(IEEE Trans. Magn.，2005，41(11) :4362), Pt (J. Appl. Phys.，1999，85(8) : 6142; ScriptaMater.，2010，63(5) :492), Y2O3-ZrO2 (J. Appl. Phys.，2009，106(12) :123914)等，以實現鋇鐵氧體薄膜的取向生長，這不僅增加了工藝的復雜性，也大大增加了制備成本。而采用射頻磁控濺射法在Al2O3和Si02/Si基片上同時實現直接制備性能優異的高度c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜，尚未見報道。因此，本發明提出一種c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜的制備方法，利用射頻磁控濺射法不僅可以在Al2O3(OOl)基片上，而且可以在熱氧化Si02/Si (100)基片上直接沉積出性能優異的c軸垂直膜面取向的鋇鐵氧體薄膜，不僅工藝簡單、成本低廉，而且可控制性強，與現有的CMOS工藝兼容性好。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM) 薄膜的制備方法。該方法具有成本低廉、工藝簡單、便于控制和適于現實生產的特點，所制備的鋇鐵氧體薄膜易磁化軸c軸垂直薄膜表面取向，同時具有較高的飽和磁化強度、較好的結構和性能上的各向異性。本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，包括以下步驟步驟A :超聲波清洗，清除基片表面的雜質；步驟B:首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4. OX 10_4Pa，然后通入濺射工作氣體純度為99. 999%的高純氬氣和純度為99. 999 %的高純氧氣，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa ;將基片溫度加熱到300°C，調節濺射功率為140W，以4 8nm/min的濺射速率濺射一層厚度為2(T50nm的非晶BaFe12O19緩沖層；步驟C :將基片溫度繼續加熱到500°C，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層500_1000nm的非晶BaFe12O19薄膜；步驟D :退火晶化處理先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2V /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫。進一步的，所述步驟B為首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4. O X IO-4Pa,然后通入濺射工作氣體純度為99. 999%的高純氬氣和純度為99. 999%的高純氧氣，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa ;將基片溫度加熱到300°C，調節濺射功率為140W，以4nm/min的濺射速率濺射一層厚度為30nm的非晶BaFe12O19緩沖層。所述步驟A為采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除基片表面的雜質。所述基片為熱氧化Si02/Si(100)基片或Al2O3 (001)基片。本發明的有益效果是，經過本發明工藝制備出的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜，易磁化軸c軸垂直膜面取向，同時具有較高的飽和磁化強度、較好的結構和性能上的各向異性，可應用于微波/毫米波磁性器件、垂直磁記錄介質材料中。已有的研究表明，由于鋇鐵氧體薄膜與襯底基片之間的晶格常數和熱膨脹系數存在失配，如果在襯底基片上直接沉積生長鋇鐵氧體薄膜，將在二者的界面附近產生較大的應力，致使薄膜在生長的最初階段處于高應變的狀態，這種高應變狀態會使晶核錯位，導致生長的薄膜發生晶格畸變，并會從界面處一直延展到薄膜表面，嚴重影響鋇鐵氧體薄膜的c軸取向和磁性能(Appl. Phys. Lett.，1998，72:3443; Appl. Phys.Lett.，2000，76(24) :3612)。同時，Snyder 等人(J. Appl. Phys.，1996，79(8) :4890)研究指出直接沉積未經退火得到的鋇鐵氧體薄膜并非完全處于非晶無序狀態的，而是有一些局域的各向異性結構存在于鐵離子的周圍，這個有序的局部結構決定了在后續的退火過程中晶粒的晶化取向。所以，在直接沉積未經退火的鋇鐵氧體薄膜中存在兩種晶核。一種是由局部有序的BaM原子形成的少量晶核(假定其總數量為Ni)，存在于薄膜與襯底基片之間的界面處，這些晶核在晶化過程中偏向于形成c軸垂直取向的晶粒。另外一種晶核(假定其總數量為N〃)存在于BaM薄膜體內，在晶化過程中偏向于形成隨機取向的晶粒。這兩種晶核數 量的多寡決定了最終BaM薄膜的取向。當薄膜比較薄時，這些偏向于形成c軸垂直取向晶粒的晶核起決定作用(即此時Νι> Ν〃)，使得BaM薄膜呈c軸垂直膜面取向。當薄膜厚度增加時，隨機取向的晶核數量增多，超過了 c軸垂直取向晶核的數量(即此時Νι<Ν〃)，使得BaM薄膜呈各向同性(J. Appl. Phys.，1999，85(8) :6142)。因此，可以通過在薄膜與襯底基片之間引入一層非晶BaM薄層作為“自緩沖層”，結合調整薄膜的制備工藝和退火工藝參數，來實現c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜的制備。一方面，通過引入該自緩沖層，因鋇鐵氧體薄膜與襯底基片之間的晶格常數和熱膨脹系數失配而在界面處產生的應力得到了有效釋放，使得在該自緩沖層上面生長的BaM薄膜避免了較大應力作用而導致的晶格畸變；另一方面，該自緩沖層的引入，有效地增加了存在于在界面處的偏向于形成c軸垂直取向晶粒的晶核數量，使得在后續退火晶化過程中生長的絕大多數晶粒呈c軸垂直取向，最終實現了在熱氧化Si02/Si(100)基片和藍寶石Al2O3 (001)基片上直接制備高度c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。說明書附圖圖I為實施例I的M型鋇鐵氧體薄膜XRD圖。圖2為實施例2的M型鋇鐵氧體薄膜XRD圖。圖3為實施例3的M型鋇鐵氧體薄膜XRD圖。圖4為實施例4的M型鋇鐵氧體薄膜XRD圖。 圖5為實施例I的M型鋇鐵氧體薄膜Phi掃描圖。圖6為實施例2的M型鋇鐵氧體薄膜Phi掃描圖。圖7為實施例I的M型鋇鐵氧體薄膜FESEM圖。圖8為實施例2的M型鋇鐵氧體薄膜FESEM圖。圖9為實施例3的M型鋇鐵氧體薄膜FESEM圖。
圖10為實施例4的M型鋇鐵氧體薄膜FESEM圖。
具體實施例方式
本發明解決所述技術問題的基本思想是，采用射頻磁控濺射法，結合調整薄膜的濺射工藝和退火工藝參數，通過在薄膜與襯底基片之間引入一層較低溫度下沉積的非晶BaM薄層作為“自緩沖層”，一方面可以有效釋放因鋇鐵氧體薄膜與襯底基片之間的晶格常數和熱膨脹系數失配而在界面處產生的應力，使得在該自緩沖層上面生長的BaM薄膜避免了因較大應力作用而導致的晶格畸變；另一方面，該自緩沖層有效地增加了存在于界面處的偏向于形成c軸垂直取向晶粒的晶核數量(Ni)，使得在后續退火晶化過程中生長的絕大多數晶粒呈c軸垂直取向，最終實現在襯底基片上制備出高度c軸垂直膜面取向的鋇鐵氧體薄膜。本發明解決所述技術問題的技術方案是，一種c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜的制備方法，包括以下步驟步驟I :采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中， 并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除基片表面的雜質。步驟2 :采用成都騰工米尼真空鍍膜設備有限公司的TG MN-500型RF磁控濺射鍍膜機制備薄膜，靶材采用市售的具有化學正分比的鋇鐵氧體(BaFe12O19)靶材(直徑為100_)。首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4.0X10_4Pa，然后通入濺射工作氣體高純氬氣(Ar，純度為99. 999%)和高純氧氣(O2，純度為99. 999%)，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa。步驟3 :將基片溫度加熱到300°C，功率源為SY型500W射頻功率源，調節濺射功率為140W，以4nm/min的濺射速率濺射一層厚度為30nm的非晶BaFe12O19緩沖層。步驟4 :將基片溫度繼續加熱到500°C，濺射功率保持為140W，控制濺射時間，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層所需厚度的非晶BaFe12O19 薄膜。步驟5 :直接濺射得到的薄膜呈非晶態，因此需要在硅鑰棒加熱的陶瓷燒結爐里進行退火晶化處理，先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫。實施例I本實施例是在熱氧化Si02/Si (100)基片上制備c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜，具體步驟如下步驟I :采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對Si02/Si(100)基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除Si02/Si (100)基片表面的雜質。步驟2 :采用成都騰工米尼真空鍍膜設備有限公司的TG MN-500型RF磁控濺射鍍膜機制備薄膜，靶材采用市售的具有化學正分比的鋇鐵氧體(BaFe12O19)靶材(直徑為100_)。首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4.0X10_4Pa，然后通入濺射工作氣體高純氬氣(Ar，純度為99. 999%)和高純氧氣(O2，純度為99. 999%)，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa。
步驟3 :將基片溫度加熱到300°C，功率源為SY型500W射頻功率源，調節濺射功率為140W，以4nm/min的濺射速率濺射一層厚度為30nm的非晶BaFe12O19緩沖層。步驟4 :將基片溫度繼續加熱到500°C，濺射功率保持為140W，控制濺射時間，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層所需厚度的非晶BaFe12O19 薄膜。步驟5 :直接濺射得到的薄膜呈非晶態，因此需要在硅鑰棒加熱的陶瓷燒結爐里進行退火晶化處理，先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫，即可在熱氧化SiO2ZSi (100)基片上制備出c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜。實施例2
本實施例是在藍寶石Al2O3 (001)基片上制備c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜，具體步驟如下步驟I :采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對Al2O3(001)基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除Al2O3(OOl)基片表面的雜質。步驟2 :采用成都騰工米尼真空鍍膜設備有限公司的TG MN-500型RF磁控濺射鍍膜機制備薄膜，靶材采用市售的具有化學正分比的鋇鐵氧體(BaFe12O19)靶材(直徑為100_)。首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4.0X10_4Pa，然后通入濺射工作氣體高純氬氣(Ar，純度為99. 999%)和高純氧氣(O2，純度為99. 999%)，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa。步驟3 :將基片溫度加熱到300°C，功率源為SY型500W射頻功率源，調節濺射功率為140W，以4nm/min的濺射速率濺射一層厚度為30nm的非晶BaFe12O19緩沖層。步驟4 :將基片溫度繼續加熱到500°C，濺射功率保持為140W，控制濺射時間，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層所需厚度的非晶BaFe12O19 薄膜。步驟5 :直接濺射得到的薄膜呈非晶態，因此需要在硅鑰棒加熱的陶瓷燒結爐里進行退火晶化處理，先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫，即可在Al2O3(OOl)基片上制備出c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜。實施例3本實施例作為實施例I的對比實施例，在熱氧化Si02/Si (100)基片上直接制備所需的M型鋇鐵氧體薄膜，而不引入實施例I中步驟3所制備的非晶BaM“自緩沖層”，具體步驟如下步驟I :采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對Si02/Si(100)基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除Si02/Si(100)基片表面的雜質。步驟2 :采用成都騰工米尼真空鍍膜設備有限公司的TG MN-500型RF磁控濺射鍍膜機制備薄膜，靶材采用市售的具有化學正分比的鋇鐵氧體(BaFe12O19)靶材(直徑為100_)。首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4.0X10_4Pa，然后通入濺射工作氣體高純氬氣(Ar，純度為99. 999%)和高純氧氣(O2，純度為99. 999%)，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa。步驟3 :將基片溫度加熱到500°C，功率源為SY型500W射頻功率源，調節濺射功率為140W，控制濺射時間，以5nm/min的濺射速率在熱氧化Si02/Si (100)基片上直接濺射一層所需厚度的非晶BaFe12O19薄膜。步驟4 :直接濺射得到的薄膜呈非晶態，因此需要在硅鑰棒加熱的陶瓷燒結爐里進行退火晶化處理，先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫，即得到 在熱氧化Si02/Si (100)基片上制備的M型鋇鐵氧體薄膜。實施例4本實施例作為實施例2的對比實施例，在藍寶石Al2O3(OOl)基片上直接制備所需的M型鋇鐵氧體薄膜，而不引入實施例2中步驟3所制備的非晶BaM“自緩沖層”，具體步驟如下步驟I :采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對Al2O3(001)基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除Al2O3(OOl)基片表面的雜質。步驟2 :采用成都騰工米尼真空鍍膜設備有限公司的TG MN-500型RF磁控濺射鍍膜機制備薄膜，靶材采用市售的具有化學正分比的鋇鐵氧體(BaFe12O19)靶材(直徑為100_)。首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4.0X10_4Pa，然后通入濺射工作氣體高純氬氣(Ar，純度為99. 999%)和高純氧氣(O2，純度為99. 999%)，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa。步驟3 :將基片溫度加熱到500°C，功率源為SY型500W射頻功率源，調節濺射功率為140W，控制濺射時間，以5nm/min的濺射速率在(001)Al2O3基片上直接濺射一層所需厚度的非晶BaFe12O19薄膜。步驟4 :直接濺射得到的薄膜呈非晶態，因此需要在硅鑰棒加熱的陶瓷燒結爐里進行退火晶化處理，先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室溫，即得到在Al2O3(OOl)基片上制備的M型鋇鐵氧體薄膜。上述實施例I和實施例2，均能夠制備出性能良好的c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜。表I所列為不同實施例所制備的鋇鐵氧體薄膜的飽和磁化強度(Ms)、XRD (008)峰搖擺曲線的半峰寬(FffHM)和面內(外加磁場平行膜面)、面外(外加磁場垂直膜面)兩個方向的矩形比(S〃和Si)和矯頑力(H。,,和Hei)，可以看出，實施例I和實施例2所制備的薄膜均具有比較高的飽和磁化強度，較小的半峰寬，對應的面外方向的矩形比(S±1=0. 83，S±2=0. 85)和矯頑力(Hc±1=338. 20kA/m, Hc±2=371. 63kA/m)分別遠大于面內方向的矩形比(S771=O. 13，S x/ 2=0. 14)和矯頑力(Hc//1=35. 01kA/m, Hc x/ 2=29. 44kA/m)，說明了所制備的薄膜具有較好的各向異性。圖1、2所示為實施例I和實施例2所制備的薄膜 XRD 圖，采用 Lotgering 公式(J. Inorg. Nucl. Chem.，1959，9 (2) : 113):
權利要求
1.C軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A :超聲波清洗，清除基片表面的雜質； 步驟B :首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4. OX 10_4Pa，然后通入濺射工作氣體純度為99. 999%的高純氬氣和純度為99. 999 %的高純氧氣，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa ;將基片溫度加熱到300°C，調節濺射功率為140W，以4 8nm/min的濺射速率濺射一層厚度為2(T50nm的非晶BaFe12O19緩沖層； 步驟C :將基片溫度繼續加熱到500°C，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層500_1000nm的非晶BaFe12O19薄膜； 步驟D :退火晶化處理先以5°C /min的升溫速率從室溫升到300°C，然后以2°C /min的速率從300°C升到800°C，再在800°C于空氣氣氛中保溫3小時，最后隨爐自然冷卻至室 溫。
2.如權利要求I所述的c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟B為首先將濺射腔內背底氣壓抽到低于4. OX 10_4Pa，然后通入濺射工作氣體純度為99. 999%的高純氬氣和純度為99. 999%的高純氧氣，調節氧氣氣壓和氬氣氣壓比為I :99，總的濺射工作氣壓保持在I. 4Pa ;將基片溫度加熱到300°C，調節濺射功率為140W，以4nm/min的濺射速率濺射一層厚度為30nm的非晶BaFe12O19緩沖層。
3.如權利要求I所述的c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟A為采用超聲波清洗器，首先按照清洗劑為乙醇一丙酮一乙醇的先后順序分別對基片清洗10分鐘，然后將基片放置于體積配比為3:1的濃硫酸和濃磷酸混合溶劑中，并水浴加熱至85°C保溫45分鐘，最后用去離子水多次超聲波清洗基片，以徹底清除基片表面的雜質。
4.如權利要求I所述的c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，其特征在于，所述基片為熱氧化Si02/Si(100)基片或Al2O3 (001)基片。
全文摘要
c軸垂直膜面取向的M型鋇鐵氧體薄膜的制備方法，屬于電子材料技術。本發明包括以下步驟步驟A超聲波清洗基片表面的雜質；步驟B濺射一層厚度為20~50nm的非晶BaFe12O19緩沖層；步驟C將基片溫度繼續加熱到500℃，以5nm/min的濺射速率在30nm厚的非晶BaFe12O19緩沖層上繼續濺射一層500-1000nm的非晶BaFe12O19薄膜；步驟D退火晶化處理。經過本發明工藝制備出的M型鋇鐵氧體(BaM)薄膜，易磁化軸c軸垂直膜面取向，同時具有較高的飽和磁化強度、較好的結構和性能上的各向異性，可應用于微波/毫米波磁性器件、垂直磁記錄介質材料中。
文檔編號C23C14/58GK102965633SQ20121043611
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者許志勇, 蘭中文, 孫科, 余忠, 蔣曉娜, 郭榮迪, 李樂中 申請人:電子科技大學