[發(fā)明專利]一種Sm-Co基永磁薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610638117.1
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN106252022B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳小平;王順利;史建君;李小云;金立;楊歐
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F10/16
• 分類號(hào): H01F10/16;H01F10/30;H01F41/18
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32243
• 代理人: 顧伯興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁薄膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在高溫?zé)崽幚碇芯哂懈吣せY(jié)合力的Sm-Co基永磁薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

永磁薄膜主要適用于磁性微型機(jī)械和微型電機(jī)等領(lǐng)域，SmCo是新一代高性能永磁材料，高居里溫度以及優(yōu)良的抗腐蝕性能使得SmCo在高溫和其他特殊環(huán)境中有良好的應(yīng)用前景，當(dāng)前工藝多采用SmCo合金靶材通過磁控濺射法、電鍍、或者化學(xué)鍍等方法制得了高性能的SmCo薄膜材料。

雖然沉積在硅基體表面的Sm-Co基永磁薄膜由于其高的居里溫度、良好的耐腐蝕性，在磁性微機(jī)電系統(tǒng)中有重要的應(yīng)用。但由于Sm-Co基永磁薄膜和基體熱膨脹系數(shù)不同，隨著Sm-Co基永磁薄膜厚度增加，膜基結(jié)合力逐漸減弱；在薄膜熱處理過程中的應(yīng)力也逐漸增加，從而導(dǎo)致薄膜容易從基體表面脫落，直接影響薄膜的應(yīng)用。因此，目前實(shí)際使用的Sm-Co基永磁薄膜的厚度為微米量級(jí)。

為了提高膜基結(jié)合力，目前一種方法是在基體表面與Sm-Co基永磁薄膜之間設(shè)置緩沖層。例如，申請?zhí)枮镃N201210200142.3的中國專利申請?zhí)岢鲈诨w表面與微米量級(jí)的Sm-Co基永磁薄膜之間設(shè)置厚度為10nm-200nm的鎢薄膜層作為緩沖層，能夠提高該Sm-Co基永磁薄膜與基體間的附著力，使其在750℃高溫退火處理后仍然未脫離基體。然而，其在更高溫度下，該Sm-Co基永磁薄膜也將出現(xiàn)嚴(yán)重的脫落現(xiàn)象，且因其熱膨脹而容易產(chǎn)生裂紋；且上述加入的緩沖層對其性能也影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述位于基體表面的Sm-Co基永磁薄膜在較高的熱處理溫度下容易從基體表面脫落以及性能不高的問題，提供一種性能高、膜基結(jié)合強(qiáng)的Sm-Co基永磁薄膜。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種Sm-Co基永磁薄膜，包括基體和位于基體表面的Sm-Co薄膜層，其特征是：所述的基體與Sm-Co薄膜層之間設(shè)置緩沖層，所述的緩沖層是四層結(jié)構(gòu)，一層是位于基體表面的Cu薄膜層，在Cu薄膜層表面的是W-Cu薄膜，位于W-Cu薄膜層表面的Ni-W薄膜層，位于Ni-W薄膜層表面的Ni薄膜層。

作為優(yōu)選，所述的Cu薄膜層厚度為5nm-20nm。

進(jìn)一步地，所述的W-Cu薄膜層厚度為50nm-200nm。

作為優(yōu)選，所述的Ni-W薄膜層厚度為25nm-100nmm。

進(jìn)一步地，所述的Ni薄膜層厚度為10nm-50nm。

進(jìn)一步地，所述的Sm-Co薄膜厚度為0.5μm-100μm。

具體地，所述的基體可選為MgO或Si基片。

作為優(yōu)選，所述W-Cu層中W∶Cu摩爾比例為1∶0.5-2。

作為優(yōu)選，所述Ni-W層中Ni∶W摩爾比例為1∶1-4。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)置在Sm-Co薄膜層表面的抗氧化保護(hù)膜，所述抗氧化保護(hù)膜為Cr或W或AlN層，所述抗氧化保護(hù)膜的厚度為4-10nm。

本發(fā)明還包括Sm-Co基永磁薄膜的制備方法，其特征是：包括如下步驟：

步驟1：準(zhǔn)備基體；

步驟2：采用磁控濺射技術(shù)，以Cu靶為緩沖層靶材，得到Cu薄膜層；然后開啟W靶為緩沖層靶材，得到W-Cu薄膜層；

步驟3：當(dāng)?shù)玫絎-Cu薄膜層后，關(guān)閉Cu靶；繼續(xù)開啟W靶，開啟Ni靶，得到Ni-W薄膜層；然后關(guān)閉W靶，繼續(xù)開啟Ni靶，得到Ni薄膜層，關(guān)閉Ni靶；

步驟4：開啟Sm(Co，Cu，F(xiàn)e，Zr)x復(fù)合靶，得到Sm-Co薄膜層；

步驟5：將步驟4處理后的Sm-Co基永磁薄膜進(jìn)行熱處理。

進(jìn)一步地，所述步驟4，還包括在Sm-Co薄膜層表面濺射一層4-10nm的抗氧化保護(hù)膜，所述抗氧化保護(hù)膜為Cr或W或AlN層，為了保護(hù)Sm-Co薄膜層被氧化。

作為優(yōu)先，所述步驟1的基體為MgO或Si(100)基片；所述步驟2的W∶Cu摩爾比例為1∶0.5-2；所述步驟3的Ni∶W摩爾比例為1∶1-4。

本發(fā)明的有益效果是：