[發(fā)明專利]一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710266913.1
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106929812B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李國科;元利勇;劉迪迪;侯登錄;馬麗
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/58;C23C14/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 王麗巧

1.一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將Fe靶固定在濺射腔室內(nèi)強磁靶上；

(2)將單晶MgO(111)基片和玻璃同時固定在基片托上，使玻璃上和MgO上相同相的薄膜是在同一條件下同時生長，放入濺射腔室，進行抽真空；

(3)待濺射腔室的真空度到2.0×10^-4Pa以下后，對基片托進行加熱直至350℃；

(4)通入Ar和N₂的混合氣體，其中，Ar和N₂氣流總量等于50sccm，調(diào)好通入腔室氣體流量后通過調(diào)節(jié)分子泵的旁抽閥來穩(wěn)定濺射腔室內(nèi)的氣壓；

(5)濺射腔室內(nèi)氣壓穩(wěn)定在0.2Pa，調(diào)整濺射電流為0.08mA，先預(yù)濺射5min，后生長濺射30min；

(6)濺射完畢后停止通氣，原位退火60min,抽真空至自然冷卻至80℃，關(guān)閉真空泵，取出樣品，即為此氮流量下對應(yīng)的相結(jié)構(gòu)的氮化鐵薄膜，氮化鐵薄膜為α-Fe、γ′-Fe₄N、ε-Fe_3-xN(0≤x<1)、ζ-Fe₂N、γ″-FeN和γ″′-FeN薄膜或α-Fe、γ′-Fe₄N、ε-Fe_3-xN(0≤x<1)、ζ-Fe₂N、γ″-FeN和γ″′-FeN相鄰兩個相共存的外延薄膜；

(7)最后以同樣的步驟分別在室溫、200℃、450℃和600℃制備氮化鐵外延薄膜，以獲得氮化鐵外延薄膜的相圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于所述步驟(1)中，F(xiàn)e靶為合肥科晶有限公司的純度為99.99％的Fe靶。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于所述步驟(2)中，單晶MgO(111)基片尺寸為5×5×0.5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于所述步驟(4)中，Ar和N₂純度為99.999％，N₂氣流量變化量為1sccm，N₂氣流量達到20sccm后，N₂氣流量變化量為5sccm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于所述步驟(4)中，N₂氣流量為0-50sccm，相對應(yīng)的Ar氣流量為50-0sccm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在MgO(111)基片上外延生長多種相結(jié)構(gòu)氮化鐵薄膜的方法，其特征在于所述步驟(7)中，氮化鐵外延薄膜的相圖為不同溫度和氮流量下的氮化鐵外延薄膜的二元相圖。