[發(fā)明專利]一種通過磁控濺射直流共濺射制備Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610871554.8
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN107881475B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬勝燦;劉凱;張林;鐘震晨;鐘明龍;江慶政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/14
• 代理公司: 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發(fā)明提供了一種通過磁控濺射直流共濺射制備Ni?Co?Mn?Ti合金薄膜的方法，其步驟為：(一)選取靶材：按化學(xué)計(jì)量比選取NiMnTi合金靶和Co單質(zhì)靶；(二)共濺射：1.基底加熱：將選好的合金靶和單質(zhì)靶放在濺射室的濺射靶之上固定好，關(guān)閉腔蓋抽真空到10^?4Pa以下后加熱基底，打開基底加熱電源，調(diào)整加熱旋鈕到合適位置開始加熱；2.濺射室壓強(qiáng)調(diào)整：充入純度為99.999％的氬氣，通過調(diào)整流量?jī)x和閘板閥控制濺射室內(nèi)壓強(qiáng)到合適大小；3.直流共濺射：調(diào)整濺射靶的功率旋鈕到合適范圍開始共濺射，濺射一定時(shí)間后停止濺射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜，特別提供一種通過磁控濺射直流共濺射制備Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法。

背景技術(shù)

Ni-Mn-X(X＝In,Sn,Sb,Ga,Al)鐵磁形狀記憶合金(FSMAs)是近年來備受關(guān)注的一類新型智能材料，同時(shí)具有熱彈性和鐵磁性形狀記憶效應(yīng)，因此，該類合金兼有大恢復(fù)應(yīng)變、大輸出應(yīng)力、高響應(yīng)頻率和可精確控制等綜合特性，使其可以在大功率水下聲納、微位移器、震動(dòng)和噪聲控制、線性馬達(dá)、微波器件、機(jī)器人等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。此外，此類合金還具有大的磁熱效應(yīng)、壓熱效應(yīng)、彈熱效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)、磁致應(yīng)變、交換偏置、巨霍爾效應(yīng)等多功能性質(zhì)，在制冷、磁記錄等很多領(lǐng)域也都具有潛在的應(yīng)用背景。除了塊體和條帶樣品外，隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)器件小型化和大存儲(chǔ)量的需要使得薄膜樣品具有更大的發(fā)展前景和市場(chǎng)需求。

濺射技術(shù)是物理氣相沉積的一種，是一種制備薄膜材料的重要方法。磁控濺射技術(shù)就是結(jié)合磁控原理和濺射技術(shù)并且利用磁場(chǎng)的固定分布從而控制電場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)，是對(duì)濺射技術(shù)的優(yōu)化。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)研究和應(yīng)用的深化，微小空間內(nèi)的局部制冷將在MEMS系統(tǒng)中得到重要應(yīng)用。為了適應(yīng)小型化的發(fā)展趨勢(shì)以及微小化的空間布局，低場(chǎng)下具有高磁熵變的薄膜材料將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。但目前的研究工作主要集中于塊材和條帶，薄膜材料的研究還相對(duì)較少。究其原因，磁性薄膜材料的制備是一個(gè)很大的難關(guān)，目前磁性薄膜材料的制備常采用磁控濺射的方法，由于利用磁控濺射法制備磁性薄膜材料，制備出的薄膜不僅質(zhì)量好、投入設(shè)備價(jià)格適中，產(chǎn)出效率高，而且可以在低工作壓強(qiáng)下得到高沉積率，也可以在低基底溫度下獲得高質(zhì)量薄膜。但是濺射前合金薄膜的成分往往是不確定的，且在濺射時(shí)采用不同的參數(shù)設(shè)置就會(huì)得到不同的合金薄膜成分和薄膜厚度。

傳統(tǒng)的Ni-Mn基FSMAs是由過渡族元素和主族元組成的。近年來，Ni-Co-Mn-Ti這種全部由過渡族元素組成的Ni-Mn基FSMAs被發(fā)現(xiàn)。盡管傳統(tǒng)的Ni-Mn基FSMAs薄膜樣品已有研究，但是Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜還沒有人報(bào)道和研究。據(jù)已有的塊體研究知道，Ni-Co-Mn-Ti作為一種新型Ni-Mn基FSMAs，具有大的磁熱效應(yīng)、磁電阻以及大的可恢復(fù)應(yīng)變和快速響應(yīng)性能，所以在制冷和智能領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。其薄膜材料更是有望在微制冷、微傳感器、微驅(qū)動(dòng)器等高科技領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，因此非常有必要對(duì)Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜進(jìn)行制備及對(duì)其性能進(jìn)行深入的研究。本發(fā)明正是基于此目的提出一種通過磁控濺射直流共濺射方法制備Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過磁控濺射直流共濺射制備Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法，該方法具有簡(jiǎn)單方便、安全高效和能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種通過磁控濺射共濺射制備Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(一)選取靶材：按化學(xué)計(jì)量比選取NiMnTi合金靶材和Co單質(zhì)靶材進(jìn)行共濺射，靶材的直徑都是60mm，其中合金靶材的厚度為3mm，Co單質(zhì)靶材的厚度為1～2mm；

(二)基底加熱：將選好的合金靶材和Co單質(zhì)靶材放在濺射室的濺射靶之上固定好，關(guān)閉腔蓋抽真空到10^-4Pa以下后加熱基底，打開基底加熱電源，調(diào)整加熱旋鈕到合適位置開始加熱，加熱溫度范圍為200℃～700℃；