[發明專利]具有磁電效應的復合薄膜異質結及其制備方法

無效

• 申請號: 200810098905.1
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101286545A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 趙世峰;萬建國;劉俊明;韓民;王廣厚
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/12;H01L41/16;H01L41/18;H01L41/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 栗仲平

1、一種具有磁電效應的復合薄膜異質結，由具有壓電效應的材料和磁致伸縮效應的材料復合形成磁電復合薄膜，其特征在于：

所述的具有磁致伸縮效應的材料為稀土鐵合金RFe₂納米薄膜，其中R代表稀土元素；

所述的具有壓電效應的材料為聚偏二氟乙烯聚合物壓電薄膜；

所述兩種薄膜材料的復合方式是：所述稀土鐵合金RFe₂納米薄膜淀積在聚偏二氟乙烯壓電薄膜上而形成RFe₂/PVDF雙層復合薄膜異質結。

2、根據權利要求1所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結，其特征在于：所述的淀積于聚偏二氟乙烯壓電薄膜上的稀土鐵合金RFe₂納米薄膜由團簇束流淀積方法制備而獲得。

3、根據權利要求1所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結，其特征在于：所述的稀土元素R為稀土元素中的一種或多種。

4、根據權利要求1或2或3所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結，其特征在于：所述的稀土元素選自：Tb、Sm或Dy或Ho。

5、根據權利要求4所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結，其特征在于：所述的聚偏二氟乙烯厚度為20μm；所述的RFe₂納米薄膜的厚度為200～480μm。

6、一種權利要求1所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1).選擇RFe₂合金片做為濺射靶材；

(2).將經過極化處理的PVDF壓電薄膜的底面鍍上一層鋁電極；

(3).使樣品淀積室的真空度達到2×10^-5Pa；

(4).將團簇源腔室制成冷阱，通入氬氣作為濺射氣體，通入氦氣作為緩沖氣體；打開濺射電源，發生磁控濺射，濺射出的R和Fe離子在冷凝室中經與氬原子碰撞后生長成為RFe₂團簇納米顆粒；然后，RFe₂團簇納米顆粒經緩沖氣流攜帶通過各級差分抽氣系統經細孔噴嘴噴出而形成準直的定向團簇束流，進入下一級的淀積腔；

(5).使用膜厚監控儀監測團簇束流的淀積速度；團簇束流對襯底持續沉積一段時間后，形成一定厚度的RFe₂納米薄膜層；

(6).最后，停止濺射，關閉電源和氣源，待冷凝腔體溫度回升到室溫時，打開淀積腔，即可獲得RFe₂/PVDF納米復合薄膜異質結；

(7).在異質結的RFe₂薄膜層的上表面噴鍍一層Pt電極。

7、根據權利要求6所述的具有磁電效應的復合薄膜異質結的制備方法，其特征在于，具體操作步驟如下：

(1).選擇直徑為50mm、厚度為2.5mm?RFe₂合金片做為濺射靶材；

(2).將已經經過極化處理的PVDF的壓電薄膜超聲清洗后固定在襯底座12上，PVDF壓電薄膜的淀積上表面沒有噴鍍任何電極，底面則鍍上一層鋁電極，然后將襯底座固定在團簇束流淀積系統樣品制備腔的適當位置上；

(3).利用抽氣系統中的羅茲泵14和分子泵15預抽真空，使樣品沉積室的真空度達到2×10^-5Pa；

(4).將液氮通過液氮入口7注入團簇源腔室9的外壁，形成冷阱。待團簇源腔室9充分冷卻后，通過氣體入口5和6，通入80～100sccm的氬氣作為濺射氣體，通入30～60sccm的氦氣作為緩沖氣體；調整磁控濺射團簇源8與第一級氣體動力學噴嘴10之間的距離，使冷凝室中團簇源與第一級噴嘴之間的距離為110毫米；打開濺射電源，調整濺射電源的電壓為200～250V，電流為0.2～0.25A；在上述條件下，發生磁控濺射，濺射出的R、Fe離子在冷凝室9中經與氬原子碰撞后生長成為RFe₂團簇納米顆粒；然后，RFe₂團簇納米顆粒經緩沖氣流攜帶通過各級差分抽氣細孔噴嘴10和11而形成準直的定向團簇束流，進入下一級的淀積腔；

(5).使用膜厚監控儀監測到的團簇束流的淀積速度為1～1.5埃/秒；團簇束流對襯底的持續沉積時間為2000～4000秒；RFe₂薄膜層的最終厚度為200～480納米；

(6).最后，停止濺射，關閉電源和氣源；待冷凝腔體溫度回升到室溫時，打開淀積腔，即可獲得RFe₂/PVDF納米薄膜異質結；

(7).采用離子濺射的方法在異質結的RFe₂薄膜層的上表面噴鍍一層Pt電極。