一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法
【專利摘要】一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法，以金屬合金Sm2Co17靶做為濺射靶材，通過團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的直流磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣，在緩沖區(qū)中與氬氣持續(xù)碰撞逐漸生長成團(tuán)簇，依次通過第一級噴嘴、第二級氣壓差分系統(tǒng)、第二級噴嘴、第三級氣壓差分系統(tǒng)和第三級噴嘴，在襯底上進(jìn)行沉積，沉積結(jié)束后原位退火。本發(fā)明制備的SmCo合金磁致伸縮薄膜，顆粒尺寸均一，顆粒的尺寸控制在小于合金單磁疇臨界尺寸，薄膜具有優(yōu)異的磁學(xué)特性，磁致伸縮效應(yīng)明顯，在6400Oe的磁場下，磁致伸縮系數(shù)為92×10?6，在700K溫度下原位退火后，磁致伸縮系數(shù)為145×10?6。
【專利說明】
一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于薄膜磁致伸縮材料領(lǐng)域，涉及一種SmCo合金薄膜的制備方法，特別涉及一種具有磁致伸縮效應(yīng)的SmCo合金薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁致伸縮效應(yīng)就是在外磁場作用下，磁性材料由于自身磁化狀態(tài)的改變而引起的材料的形狀和尺寸的變化，去掉外磁場，則又恢復(fù)到原來的形狀和尺寸的行為。磁致伸縮薄膜可以廣泛應(yīng)用于微傳感器及微驅(qū)動器，薄膜在低磁場下的壓磁系數(shù)越大，薄膜的低場磁敏性越高，傳感器及驅(qū)動器的靈敏度越高，這對薄膜磁致伸縮系數(shù)以及薄膜在低磁場下的磁致伸縮性能均提出了較高的要求。
[0003]目前，非晶薄膜制備技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是由于非晶薄膜具有較高的磁晶各向異性要在較高的激勵(lì)磁場下才能達(dá)到飽和磁致伸縮，不利于在微型器件中的應(yīng)用。另一種思路是采用零維納米材料，通過低能團(tuán)簇束流來沉積組裝具有磁致伸縮效應(yīng)的納米薄膜，但是由于其存在的較大矯頑場，很難獲得較高的磁致伸縮系數(shù)，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種操作步驟簡便、團(tuán)簇尺寸一致、磁學(xué)特性好、生產(chǎn)效率高的SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]—種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)選擇金屬合金S1112C017革E做為派射革巴材；
[0008](2)將襯底6清洗后固定在襯底座5上，并密封在團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的第四級氣壓差分系統(tǒng)d中；
[0009](3)利用機(jī)械栗和分子栗對第四級氣壓差分系統(tǒng)d預(yù)抽真空，使其壓強(qiáng)不超過3 X10—5Pa;
[0010](4)通過濺射氣體入口 I向團(tuán)簇源室A和緩沖區(qū)B中通入氬氣作為濺射氣體，使其壓強(qiáng)達(dá)到并保持在50?10Pa;通過團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的直流磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣；
[0011](5)緩沖區(qū)B的緩沖長度設(shè)定為100?260mm; SmCo合金原子氣在緩沖區(qū)B中通過與氬氣持續(xù)碰撞逐漸生長成團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶，依次通過第一級噴嘴10、第二級氣壓差分系統(tǒng)b、第二級噴嘴9、第三級氣壓差分系統(tǒng)c和第三級噴嘴4，形成定向且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流；
[0012 ] (6)團(tuán)簇束流對準(zhǔn)襯底6進(jìn)行沉積，沉積速率為0.lnm/s,沉積時(shí)間為100_150分鐘，在襯底6上形成的團(tuán)簇薄膜厚度為600?900nm;
[0013](7)沉積結(jié)束后，團(tuán)簇薄膜在保護(hù)氣氣氛和500?800K溫度下原位退火5?10分鐘。
[0014]進(jìn)一步，步驟(2)中所述襯底6為單晶Si(10)。
[0015]進(jìn)一步，步驟(4)中所述團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的電源為直流電源，電源的工作電流設(shè)置為135mA，團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的濺射功率設(shè)置為71W。
[0016]進(jìn)一步，步驟(6)中所述團(tuán)簇束流中的團(tuán)簇顆粒沉積到襯底6時(shí)的動能為1?
IOOmeV/Atom，團(tuán)簇顆粒沉積到襯底6時(shí)的切向速度小于法向速度的I/50。
[0017]進(jìn)一步，步驟(7)中所述的保護(hù)氣為氬氣。
[0018]進(jìn)一步，步驟(4)中所述團(tuán)簇源室A的壓強(qiáng)達(dá)到并保持在70Pa;
[0019]進(jìn)一步，所述緩沖區(qū)B的冷凝長度設(shè)置為180mm。
[0020]進(jìn)一步，步驟(7)中所述退火溫度為700K。
[0021]本發(fā)明提出了一種尺寸可控的團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜的方法，利用超高真空團(tuán)簇束流系統(tǒng)制備出由團(tuán)簇納米顆粒組裝的薄膜，實(shí)現(xiàn)了在納米尺度上控制薄膜的磁學(xué)性質(zhì)，獲得了具有磁致伸縮效應(yīng)的SmCo合金磁致伸縮薄膜。本發(fā)明所使用的團(tuán)簇束流沉積方法是一種低能團(tuán)簇束流沉積方法，團(tuán)簇沉積在襯底表面是一種軟著陸的方式，團(tuán)簇顆粒之間不容易發(fā)生反應(yīng)聚合，容易形成尺寸均勻單一的薄膜。本發(fā)明制備的SmCo合金磁致伸縮薄膜顆粒尺寸均一，顆粒的尺寸控制的小于合金單磁疇臨界尺寸，薄膜具有優(yōu)異的磁學(xué)特性，磁致伸縮效應(yīng)明顯，在64000e的磁場下，磁致伸縮系數(shù)為92 X 10—6，在700K溫度下原位退火后，磁致伸縮系數(shù)為145 X 10—6。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明利用低能團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)制備SmCo合金磁致伸縮薄膜的示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜的掃描電鏡圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜室溫磁性測量結(jié)果圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜室溫磁致伸縮特性曲線圖。
[0026]圖1中的附圖標(biāo)記為:1-濺射氣體入口、2-液氮入口、3-SmCo合金靶、4_第三級噴嘴、5-襯底座、6-襯底、7-保護(hù)氣入口、8-冷凝腔、9-第二級噴嘴、I O-第一級噴嘴、a-第一級氣壓差分系統(tǒng)、b-第二級氣壓差分系統(tǒng)、C-第三級氣壓差分系統(tǒng)、d-第四級氣壓差分系統(tǒng)、A-團(tuán)簇源室、B-緩沖區(qū)、C-成核區(qū)、D-生長區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合實(shí)施例1至5和附圖1至4，進(jìn)一步說明本發(fā)明一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法的【具體實(shí)施方式】和產(chǎn)生效果。本發(fā)明一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法不限于以下實(shí)施例的描述。
[0028]如圖1所示，是本發(fā)明利用低能團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)制備SmCo合金磁致伸縮薄膜的示意圖。所述低能團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)主體由四部分構(gòu)成:團(tuán)簇源室A、緩沖區(qū)B、成核區(qū)C和生長區(qū)D。
[0029]在團(tuán)簇源室A中，惰性氣體由惰性氣體入口進(jìn)入冷凝腔8，冷凝腔8的腔壁通入液氮進(jìn)行冷卻，這樣惰性氣體通過與冷凝腔8的腔壁的反復(fù)碰撞可以迅速冷卻下來，從而提高冷凝效率。從磁控濺射靶源濺射出的原子氣或離子氣，通過濺射氣體入口 I進(jìn)入充滿惰性氣體的冷凝腔8中，并與惰性氣體分子相互碰撞、冷凝，從而在第一級氣壓差分系統(tǒng)a中形成初始團(tuán)簇。
[0030]初始團(tuán)簇在惰性氣體的帶動下，飛向第一級噴嘴10，其間不斷吸附濺射原子和/或離子而逐漸長大。最后，團(tuán)簇飛離緩沖區(qū)B，并通過第一級噴嘴10發(fā)生等熵膨脹而進(jìn)入成核區(qū)C，第一級噴嘴10的尺寸選擇直接影響到團(tuán)簇束流，噴嘴的直徑越大，形成的團(tuán)簇尺寸越小，而且會增大團(tuán)簇束流的強(qiáng)度，與此同時(shí)也能減少噴口被阻塞的可能。但是噴嘴的尺寸過大時(shí)，會增加氣壓差分系統(tǒng)抽氣得負(fù)擔(dān)，因此在選擇時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，權(quán)衡各個(gè)方面，做出最優(yōu)化的選擇。從第一級噴嘴10噴出的團(tuán)簇被緩沖區(qū)B中的緩沖氣體攜帶，依次通過第二級氣壓差分系統(tǒng)b、直徑2mm的第二級噴嘴9、第三級氣壓差分系統(tǒng)C，直徑3mm第三級噴嘴4、到達(dá)第四級氣壓差分系統(tǒng)d。由于上述噴嘴均具有一定的錐度，因此團(tuán)簇在穿過每一級噴嘴時(shí)都將發(fā)生等熵膨脹，從而形成準(zhǔn)直的具有較高尺寸單色度的團(tuán)簇束流。各級氣壓差分系統(tǒng)的差分抽氣構(gòu)成如下:第一級氣壓差分系統(tǒng)a由1200L/S的分子栗抽氣，第二級氣壓差分系統(tǒng)b、第三級氣壓差分系統(tǒng)才和第四級氣壓差分系統(tǒng)d均由600L/s的分子栗抽氣。
[0031]當(dāng)團(tuán)簇源室A中的惰性氣體氣壓為10Pa量級時(shí)，對應(yīng)的緩沖區(qū)B、成核區(qū)C、生長區(qū)D的真空度分別為10—1PaUO-4PadO-5Pa量級，這樣設(shè)置的動態(tài)差分抽氣完全滿足實(shí)際需要，可以獲得穩(wěn)定的團(tuán)簇束流。最后，準(zhǔn)直的具有較高顆粒尺寸的單色度的團(tuán)簇顆粒沉積在襯底6上，形成團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜。
[0032]圖1中下部的著色區(qū)域示意了團(tuán)簇生長和沉積的過程，著色區(qū)域的高度代表了團(tuán)簇在不同位置的尺寸大小。如圖所示，團(tuán)簇最初為非常小的顆粒，由緩沖區(qū)B出發(fā)，在向后邊飛行的過程逐漸生長，到成核區(qū)C后繼續(xù)長大，著色區(qū)域的高度逐步升高。但是經(jīng)過第二級噴嘴9后，一些大的和不均勻的被過濾掉，后面過程與此類似最后在沉積的時(shí)候，顆粒比較均勻，著色區(qū)域的高度幾乎不再變化，線條變的平坦。
[0033]本發(fā)明所使用的團(tuán)簇束流方法是一種低能團(tuán)簇束流沉積方法，團(tuán)簇沉積在襯底6表面是一種軟著陸的方式。實(shí)際上，團(tuán)簇束流沉積時(shí)，團(tuán)簇沉積到襯底6時(shí)的能量是非常低的，團(tuán)簇顆粒到襯底6的動能大約是1?I OOmeV/Atom。同時(shí)，對于本發(fā)明所采用的低能團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)，團(tuán)簇沉積到襯底6的切向速度小于法向速度的I/50，所以團(tuán)簇顆粒和襯底之間的碰撞是一種正碰。從而，團(tuán)簇顆粒在襯底6表面的切向動能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表面的迀徙能(一般是eV量級)，這樣不容易發(fā)生團(tuán)簇顆粒之間的大范圍聚合。通過分析，團(tuán)簇顆粒中，每個(gè)原子的動能低于lOOmeV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原子的結(jié)合能(一般原子的結(jié)合能為eV量級)，所以團(tuán)簇入射到襯底6上是不可能被擊碎或者反射回去，而是立即被襯底吸附，因此這種沉積完全是一種軟著陸方式。團(tuán)簇顆粒在襯底表面難于迀徙，因此這種團(tuán)簇沉積可以看成是一種隨機(jī)堆垛的過程，這種隨機(jī)堆垛沉積使顆粒之間不容易發(fā)生反應(yīng)聚合，容易形成尺寸均勻單一的薄膜。
[0034]與其他制備薄膜的方法相比，本發(fā)明通過低能沉積制備的由團(tuán)簇組裝的SmCo合金磁致伸縮薄膜，顆粒尺寸均一，顆粒的尺寸控制的小于合金單磁疇臨界尺寸，使得薄膜獲得了性能優(yōu)異的磁學(xué)特性，在此基礎(chǔ)上，薄膜獲得了明顯的磁致伸縮效應(yīng)，在64000e的磁場下，磁致伸縮系數(shù)為92 X 10—6，在700K溫度下原位退火后，磁致伸縮系數(shù)為145 X 10'
[0035]以下為本發(fā)明一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法的具體實(shí)施例。
[0036]實(shí)施例1
[0037]選擇直徑為50mm，厚度為2mm的SmCo合金靶做為濺射靶材，在緩沖室B中，緩沖長度設(shè)定為180mm。將單晶(10)Si襯底6超聲清洗后，固定在襯底座5上，并密封在團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的第四級氣壓差分系統(tǒng)c中。利用機(jī)械栗和分子栗預(yù)抽真空，使第四級氣壓差分系統(tǒng)d的真空壓強(qiáng)低于3X 10—5Pa。在氣相聚集法團(tuán)簇束流源腔室內(nèi)通入液氮，待腔室冷卻充分后，通過惰性氣體入口，通入氬氣使腔室壓強(qiáng)達(dá)到70Pa，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣。在緩沖區(qū)B中，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流。束流對準(zhǔn)襯底開始沉積，沉積時(shí)間為120分鐘，在襯底上形成厚度為720的團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜;獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下700K退火5分鐘。
[0038]如圖1所示，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣，在緩沖區(qū)B，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸成核，并生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流，沉積在襯底6上形成團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜。
[0039]如圖2所示，從薄膜的掃描電鏡圖像可以看出，薄膜是由尺寸分布均勻的團(tuán)簇顆粒組裝的，顆粒的平均尺寸為20nm，這種結(jié)構(gòu)可以保障薄膜微結(jié)構(gòu)的尺寸小于SmCo合金的單疇臨界尺寸，從而具備了表現(xiàn)出增強(qiáng)的磁性的微觀結(jié)構(gòu)，能夠保證薄膜在較低磁場下易于磁化和具備較強(qiáng)的磁相互作用，并獲得良好的磁致伸縮性能。所采用的電鏡型號為SU4800，電壓為1KV，放大倍數(shù)為20萬。
[0040]如圖3所示，利用綜合物性測量系統(tǒng)測量了薄膜在室溫下的磁性，結(jié)果顯示薄膜的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到了 70emu/cc，經(jīng)過700K退火后，其飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到了 90emu/cc，獲得了非常強(qiáng)的室溫鐵磁性。更為重要的是，薄膜的易于磁化程度大大提高，其矯頑場為1500e，經(jīng)過700K退火后矯頑場降為550e，為獲得良好磁致伸縮性能提供了必要的條件。圖片中橫軸表示磁場強(qiáng)度，縱軸表示磁化強(qiáng)度；Annealingat 700K，表示經(jīng)過700K退火處理；Asdepos i t ed表示沉積的樣品未經(jīng)過退火處理。
[0041]如圖4所示，利用光杠桿放大的懸臂梁方法測量了薄膜在室溫下的磁致伸縮特性曲線。薄膜獲得了明顯的磁致伸縮效應(yīng)，其磁致伸縮系數(shù)達(dá)到了 92 ΧΙΟ"6,在氬氣氣體保護(hù)、700K溫度下原位退火后，其磁致伸縮系數(shù)達(dá)到了 145X10-6。請補(bǔ)充圖片中英文的釋義、圖片表達(dá)的含義。圖片中橫軸表示磁場強(qiáng)度，縱軸表示磁致伸縮系數(shù)，單位為ppm即10一6。
[0042]實(shí)施例2
[0043]按照實(shí)施I的制備工藝沉積SmCo合金磁致伸縮薄膜，利用機(jī)械栗和分子栗預(yù)抽真空，使第四級氣壓差分系統(tǒng)d的真空壓強(qiáng)等于3X 10—5Pa。在氣相聚集法團(tuán)簇束流源腔室內(nèi)通入液氮，待腔室冷卻充分后，通過惰性氣體入口，通入氬氣使腔室壓強(qiáng)達(dá)到70Pa，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣。在緩沖區(qū)B中，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流。束流對準(zhǔn)襯底開始沉積，沉積時(shí)間為120分鐘，在襯底上形成厚度為720納米的團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜;獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下700K退火5分鐘。區(qū)別僅在于在緩沖室中的緩沖長度設(shè)定為100_。
[0044]實(shí)施例3
[0045]按照實(shí)施I的制備工藝沉積SmCo合金磁致伸縮薄膜，利用機(jī)械栗和分子栗預(yù)抽真空，使第四級氣壓差分系統(tǒng)d的真空壓強(qiáng)等于3X 10—5Pa。在氣相聚集法團(tuán)簇束流源腔室內(nèi)通入液氮，待腔室冷卻充分后，通過惰性氣體入口，通入氬氣使腔室壓強(qiáng)達(dá)到70Pa，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣。在緩沖區(qū)B中，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流。束流對準(zhǔn)襯底開始沉積，沉積時(shí)間為120分鐘，在襯底上形成厚度為720納米的團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜;獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下700K退火5分鐘。區(qū)別僅在于在緩沖室中的緩沖長度設(shè)定為260_。
[0046]實(shí)施例4
[0047]按照實(shí)施I的制備工藝沉積SmCo合金磁致伸縮薄膜，利用機(jī)械栗和分子栗預(yù)抽真空，使第四級氣壓差分系統(tǒng)d的真空壓強(qiáng)等于3X 10—5Pa。在氣相聚集法團(tuán)簇束流源腔室內(nèi)通入液氮，待腔室冷卻充分后，通過惰性氣體入口，通入氬氣使腔室壓強(qiáng)達(dá)到70Pa，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣。在緩沖區(qū)B中，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流。束流對準(zhǔn)襯底開始沉積，沉積時(shí)間為120分鐘，在襯底上形成厚度為720納米的團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜;獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下退火5分鐘。區(qū)別僅在于獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下500K退火5分鐘。
[0048]實(shí)施例5
[0049]按照實(shí)施I的制備工藝沉積SmCo合金磁致伸縮薄膜，利用機(jī)械栗和分子栗預(yù)抽真空，使第四級氣壓差分系統(tǒng)d的真空壓強(qiáng)等于3X 10—5Pa。在氣相聚集法團(tuán)簇束流源腔室內(nèi)通入液氮，待腔室冷卻充分后，通過惰性氣體入口，通入氬氣使腔室壓強(qiáng)達(dá)到70Pa，通過氣相聚集法團(tuán)簇束流源中的磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣。在緩沖區(qū)B中，SmCo合金原子氣和氬原子的不停的碰撞逐漸生長成SmCo合金團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶經(jīng)過各級差分抽氣細(xì)孔噴嘴而形成高度定向并且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流。束流對準(zhǔn)襯底開始沉積，沉積時(shí)間為120分鐘，在襯底上形成厚度為720納米的團(tuán)簇組裝的納米結(jié)構(gòu)薄膜;獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下退火5分鐘。區(qū)別僅在于獲得薄膜原位氬氣氣氛保護(hù)下800K退火5分鐘。
[0050]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)選擇金屬合金Sm2Coi7革E做為派射革巴材； (2)將襯底(6)清洗后固定在襯底座(5)上，并密封在團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的第四級氣壓差分系統(tǒng)(d)中； (3)利用機(jī)械栗和分子栗對第四級氣壓差分系統(tǒng)(d)預(yù)抽真空，使其壓強(qiáng)不超過3X10—5Pa; (4)通過濺射氣體入口(I)向團(tuán)簇源室(A)和緩沖區(qū)(B)中通入氬氣作為濺射氣體，使其壓強(qiáng)達(dá)到并保持在50?10Pa;通過團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的直流磁控濺射產(chǎn)生高密度SmCo合金原子氣； (5)緩沖區(qū)(B)的緩沖長度設(shè)定為為100?260mm;SmCo合金原子氣在緩沖區(qū)(B)中通過與氬氣持續(xù)碰撞逐漸生長成團(tuán)簇，形成的團(tuán)簇被氣流攜帶，依次通過第一級噴嘴(10)、第二級氣壓差分系統(tǒng)(b)、第二級噴嘴(9)、第三級氣壓差分系統(tǒng)(c)和第三級噴嘴(4)，形成定向且準(zhǔn)直的團(tuán)簇束流； (6)團(tuán)簇束流對準(zhǔn)襯底(6)進(jìn)行沉積，沉積速率為0.lnm/s，沉積時(shí)間為100-150分鐘，在襯底(6)上形成的團(tuán)簇薄膜厚度為600?900nm; (7)沉積結(jié)束后，團(tuán)簇薄膜在保護(hù)氣氣氛和500?800K溫度下原位退火5?10分鐘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述襯底(6)為單晶Si(100)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(4)中所述團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的電源為直流電源，電源的工作電流設(shè)置為135mA，團(tuán)簇束流沉積系統(tǒng)的濺射功率設(shè)置為71W。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(6)中所述團(tuán)簇束流中的團(tuán)簇顆粒沉積到襯底(6)時(shí)的動能為1?IOOmeV/Atom，團(tuán)簇顆粒沉積到襯底(6)時(shí)的切向速度小于法向速度的I/50。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(7)中所述的保護(hù)氣為氬氣。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(4)中所述團(tuán)簇源室(A)的壓強(qiáng)達(dá)到并保持在70Pa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SmCo合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:所述緩沖區(qū)(B)的冷凝長度設(shè)置為180mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Sm C ο合金磁致伸縮薄膜的制備方法，其特征在于:步驟(7)中所述退火溫度為700K。
【文檔編號】C23C14/14GK106048533SQ201610475905
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】趙世峰, 白玉龍, 趙懷亮, 鄔新
【申請人】內(nèi)蒙古大學(xué)