[發(fā)明專利]納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料和制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410162403.6
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103956261A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉保亭;賈艷麗;閆啟庚;施健;李曉紅;代秀紅;郭建新;周陽;趙慶勛
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: H01F41/18
• 分類號: H01F41/18;H01F10/18;C23C14/35;C23C14/34;C23C14/08
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 蘇艷肅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性信息存儲技術(shù)中復(fù)合薄膜材料和制備方法，具體地說是一種新型的0-3、1-3型納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料和制備方法。

背景技術(shù)

磁性材料的研究具有悠遠(yuǎn)的歷史，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁性材料的尺寸減小到納米尺度后，所得到的磁性納米材料將會出現(xiàn)一些奇異的物理現(xiàn)象，如：矯頑力的變化，超順磁性和居里溫度下降等特點，這些特點使其在生物醫(yī)療，化學(xué)催化和磁存儲等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。

目前制備納米多功能鐵磁復(fù)合薄膜的方法很多，主要可分為化學(xué)和物理兩種方法。其中物理合成主要有：磁控濺射法，磁控或者PLD濺射多組分的復(fù)合靶材，電沉積，多個靶材蒸發(fā)沉積等多種方法形成顆粒摻雜或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜。通常方法是在鐵磁材料中摻雜金屬或氧化物等非磁性物質(zhì)以及具有一定物理作用的物質(zhì)，如反鐵磁材料。但是，目前采用磁控濺射法制備鐵磁薄膜，磁控靶臺一般會有特殊要求，如需采用電磁靶；同時，濺射過程中復(fù)合薄膜的組分比難以實時改變，無法制備梯度的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)。

磁性納米線材料因具有優(yōu)異的磁存儲特性和各項異性，在磁記錄領(lǐng)域應(yīng)用潛力很大。但是現(xiàn)有的制備工藝比較繁瑣，不容易控制，因此尋找更好地制備方法引起了人們的極大關(guān)注。目前應(yīng)用的復(fù)合材料的功能比較單一，因此所需器件的一種發(fā)展趨勢就是多功能化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料及其制備方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：?

納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料的制備方法，采用磁控脈沖激光共濺射方法實現(xiàn)，具體包括以下步驟：

①在磁控脈沖激光共濺射裝置的激光靶位選用純度>99.95%的La_xN_1-xM_yO₃陶瓷激光靶材，磁控靶位選擇純度>99.99%的Pt金屬磁控靶材；其中，M=Fe、Ni、Co、Cr或Mn,?N=Ca,Sr,Bi或Ba；0＜X≤1,?0＜Y；?

②將厚度0.1?mm-2?mm的襯底置于磁控脈沖激光共濺射裝置中的樣品臺上；

③生長納米多功能鐵磁復(fù)合薄膜：真空室的背底真空度為(0.01~10)×10^-4?Pa?,?激光脈沖濺射的靶間距為1~10?cm,?磁控濺射的靶間距為1~15?cm,?準(zhǔn)備濺射時充入高純氬氣，保持動態(tài)平衡濺射氣壓為0.01~80?Pa,激光脈沖濺射功率密度為0.1~5?J/cm²,?激光濺射頻率為1~10?Hz，磁控濺射功率密度為0.15~10?W/cm²，得到10-1000?nm?的MPt:?LaNMO₄納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料，其中Pt來自于磁控濺射，M來自于激光靶材La_xN_1-xM_yO₃分解的單質(zhì)金屬。

本發(fā)明的方法，第一種實現(xiàn)方式是：所述第②步中，襯底為石英非晶襯底或者藍(lán)寶石、Si、SrTiO₃、MgO單晶拋光的材料。所述第③步中，濺射溫度為室溫，濺射結(jié)束后，在0.01~10×10^-4??Pa的超高真空退火系統(tǒng)中進(jìn)行退火處理,?退火溫度為100~1000℃。

本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料的制備方法，第二種實現(xiàn)方式是：第②步中，襯底為晶格常數(shù)匹配的單晶基片；第③步中濺射溫度為400~1000?℃。

本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料的制備方法，第③步中，M和Pt原子比可以為不同值，其可根據(jù)需要進(jìn)行控制。

本發(fā)明第一種實現(xiàn)方法所制備的納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料，為納米鐵磁顆粒MPt被非磁性物質(zhì)LaNMO₄包圍、隔離形成0-3型MPt:La?NMO₄復(fù)合薄膜。

本發(fā)明第二種實現(xiàn)方法所制備的納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料，為MPt納米線被非磁性物質(zhì)LaNMO₄包圍、隔離形成1-3型MPt:La?NMO₄復(fù)合薄膜。

上述納米結(jié)構(gòu)多功能復(fù)合薄膜材料MPt:La?NMO₄，?M=Fe,N=Sr。

上述納米結(jié)構(gòu)多功能鐵磁復(fù)合薄膜材料的制備方法中，?La_xN_1-xM_yO₃陶瓷激光靶材，M=Fe,N=?Sr。