[發明專利]一種GaFeO

有效

• 申請號: 201710453477.9
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107056271B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 趙世峰;白玉龍;鄔新;陳介煜;肖忠睿
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/64;C04B35/645;C23C14/34;C23C14/08
• 代理公司: 11562 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 宋平

1.一種GaFeO₃陶瓷靶材及納米薄膜的制備方法，其特征在于，采用放電等離子熱壓燒結法來制備，包括以下步驟：

1）混料球磨，將分析純的Fe₂O₃、Ga₂O₃按摩爾比1:1混合，研磨20-40分鐘，待混合粉末均勻無顏色分層，將混合粉末放入體積為2L的不銹鋼球磨罐中，加入無水乙醇，放入不銹鋼磨珠，球磨管密封后用球磨機在室溫下球磨，先慢轉速80轉/分鐘球磨4-6小時，快轉速300轉/分鐘球磨10-14小時，用孔徑為50-100目的篩子把球料分離，60-80^oC烘干2-4小時；

2）燒結，將烘干粉末放入石墨模具，用放電等離子快速熱壓燒結，燒結過程所加壓強28-32MPa，升溫速度70-90^oC/分鐘，到達800-1000℃保溫4-6分鐘，然后10分鐘內快速冷卻到室溫，將燒結材料推出模具；

3）將推出模具后所得的亞穩定相的GaFeO₃毛坯陶瓷靶材，在管式爐中高溫退火，1100-1300^oC燒結6-8小時，氧氣氣氛下燒結成穩定結構的高致密度納米晶GaFeO₃陶瓷靶材，從而獲得了納米晶的低溫強鐵磁性GaFeO₃陶瓷靶材；

4）將步驟3) 所得GaFeO₃陶瓷靶材放入PLD靶材托盤上，使用單晶Si（111）作為襯底，抽真空到3×10^-5Pa，同時給襯底加熱到700^oC以備沉積用，微調漏閥通入O₂，使真空度維持在4×10^-2Pa，打開靶材自傳控制軟件使得靶材的自傳速率控制在2-4^o/s，打開KrF準分子激光器，調節激光能量到300-400mJ，頻率2-4Hz，轉動襯底旋轉手柄使沉積面正對濺射羽輝，并保持相對穩定的狀態沉積6-8小時；

5）沉積完成后，襯底緩慢降溫，降溫速率≤3^oC/小時，防止驟冷收縮使得納米磁性GaFeO₃斷裂，待冷卻到室溫時關閉真空設備和冷卻設備，打開法蘭即可以獲得納米磁性GaFeO₃薄膜。

2.如權利要求1所述的一種GaFeO₃陶瓷靶材及納米薄膜的制備方法，其特征在于：步驟1）中Fe₂O₃、Ga₂O₃與無水乙醇的摩爾比為1:1:3-5，Fe₂O₃、Ga₂O₃總質量與不銹鋼磨珠的質量比為1：3-5，不銹鋼磨珠的直徑分布為：直徑＞1mm的不銹鋼磨珠個數為20-30%，直徑≤1mm的不銹鋼磨珠個數為70-80%。

3.如權利要求1所述的一種GaFeO₃陶瓷靶材及納米薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟4）中放入PLD靶材托盤的GaFeO₃陶瓷靶材選擇直徑＜28mm的，單晶Si（111）的使用面積為10mm×10mm。