PDF《基片对交替溅射制备的 ！＂#＂ 铁氧体薄膜结构 和磁性的影...》

基片对交替溅射制备的 ! # 铁氧体薄膜结构 和磁性的影响! 张弘!) 刘曦 ) 王兰喜 ) 曹江伟 ) 刘小晰 ) 魏福林 ) # !) (兰州大学电子材料研究所,兰州 $%&

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日收到修改稿) 使用成分分别为 和 的靶, 使用射频溅射交替沉积制备了成分不同的 薄膜, 沉 积薄膜所用基片分别为单晶硅

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) 为基片薄膜的矫顽力最低,约为 !-'

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6对基片材料对薄膜磁性的影响作了分析6认为铁氧体薄膜中应力导致的磁弹性各向异性对薄膜的矫顽力起着 主导作用, 选用合适的基片可使薄膜中晶粒细化至纳米尺度, 晶粒间增强的交换耦合作用可对薄膜中的磁弹性各 向异性做有效平均并使其降低, 从而使 ().) 铁氧体薄膜的软磁特性得到改善6 关键词:().) 铁氧体,纳米晶,软磁性,磁性薄膜 $%&

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!国家自然科学基金 (项目号: 资助的课题6 # 通讯联系人6 >

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@1A:B+1CAD AEF6 +GF6 9) !7 引言由于具有高磁导率, 高电阻率及良好的高频特 性, ().) 铁氧体材料被广泛应用于制作电子设备中 的磁性器件6为适应磁性器件片式化和电子设备微 型化的要求, 越来越多的研究者致力于良好软磁特 性().) 多晶铁氧体薄膜的制备, 许多不同的薄膜 或厚膜制备方法被应用于 ().) 铁氧体系统的生 成, 如激光脉冲沉积 (HIJ) [!, ] ,溅射 [%, -] , 等离子体 喷雾法 [4] 等等6 溅射法是一种广泛使用的薄膜制备 方法, 但是 ().) 铁氧体薄膜相对于块状材料的高 矫顽力对这种薄膜的应用构成了障碍6 存在于薄膜 与基片间的应力与材料的磁致伸缩系数的联合效应 会在薄膜中产生磁弹性各向异性, 对薄膜的磁学性 质产生重要的影响6因此, 减小磁弹性各向异性对制 备良好软磁性的 ().) 铁氧体薄膜至关重要6 基片 材料不同, 薄膜与基片间的应力状态也会发生变化6 研究使用了不同的材料作基片, 研究了基片材料对 ().) 铁氧体薄膜结构和磁性的影响, 分析了不同材 料作基片时的应力状态, 讨论了晶粒细化对磁弹性 各向异性的影响6

7 实验以成分分别为 和 的双靶交替 沉积制备了一系列 .) 含量不同的 薄膜6 用于制备两个溅射靶的 和.)*+ ,- 粉末是通过共沉淀的方法制备, 在!&

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5煅烧 % K 后得到的6 然后把 和 粉末分别压 制成圆形靶体6 将 靶体置于 L 气氛中, 靶体置于 , 气氛中, 在! 4&

5烧结 - K6 薄膜被沉积在单晶硅

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) , 氧化的单晶硅 01,

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) 基片上6沉积态的薄膜都是呈 多层非晶结构6将沉积态的薄膜放入真空炉中退火 后, 得到 (%!!) 取向织构占优的 ().) 铁氧体多晶薄 膜6表!列出了沉积与退火时的最佳条件6 第4'

卷第$期 &

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M NK1)6HKV86 0T96 表!沉积与退火的最佳条件 步骤 项目 条件 沉积 基本真空度 #$ 溅射气压 #$ 溅射气体 氧分压 &

) * 衬底温度 + 薄膜厚度 ,- . / !01 . !2! '

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3 400

400 退火 退火温度

5 退火时间 -6, 退火气压 #$ 真空度 #$

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/ !01 ! 我们用 899:界面显微镜测量了薄膜的 厚度;

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000 (CD !射线) 型E射线衍射仪 分析了薄膜样品的晶格结构;

利用振动样品磁强计 (8FG) (H$I9FJ;

(9 K40.) 测量了薄膜样品的磁性性 质;

并用扫描电镜 (FLG) (M@N'

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00) 观察了 样品的表面微观形貌O 使用了 E 射线能量散射分析 的方法确定薄膜的组分 (L $,34- R O,.;

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5 期张弘等:基片对交替溅射制备的 G$!$ 铁氧体薄膜结构和磁性的影响 ........