[發(fā)明專(zhuān)利]一種磁電復(fù)合薄膜材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811551786.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111334766B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連紫薇;門(mén)闊;朱婧;魏峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 有研工程技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/35
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/35;C23C14/06;H01L43/12;H01L43/10
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

本發(fā)明公開(kāi)了一種磁電復(fù)合薄膜材料及其制備方法。該磁電復(fù)合薄膜材料包括依次沉積于硅片上的電極層、AlN薄膜和FeGaB薄膜，F(xiàn)eGaB薄膜的化學(xué)式為Fe_10?x?yGa_xB_y，其中1.778≤x≤3.0，0＜y≤2.0。其制備方法包括以下步驟：(1)將硅片清洗干凈后，在正面沉積電極層薄膜；(2)采用磁控濺射法在電極層薄膜上沉積AlN薄膜；(3)采用磁控濺射共濺法在AlN薄膜上沉積FeGaB薄膜，其中，濺射靶材為Fe_1?zGa_z的化學(xué)計(jì)量比的原料通過(guò)熔融鑄造合成的FeGa靶，0.23≤z≤0.30，以及純度為99.99％的B靶。本發(fā)明的磁電復(fù)合薄膜材料具有優(yōu)良的磁電性能，高頻渦流損耗小，可應(yīng)用于小型化或微型化的多功能電磁器件上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁電復(fù)合薄膜材料及其制備方法，屬于功能復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著薄膜材料在微電子技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，功能復(fù)合材料成為新材料的研究重點(diǎn)。磁電復(fù)合薄膜材料因其獨(dú)特的壓電、光電及磁學(xué)等性能，使其在小型化及微型化的多功能電磁器件上有很大的應(yīng)用潛力。磁電復(fù)合薄膜材料是由鐵電薄膜/壓電薄膜和鐵磁薄膜構(gòu)成的復(fù)合材料，具有磁電轉(zhuǎn)換功能。磁電效應(yīng)是指材料在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生介電極化或者在外磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁極化的特性。對(duì)于磁電復(fù)合薄膜材料，磁電效應(yīng)是以壓電效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)兩者的乘積效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。

磁電復(fù)合薄膜材料在室溫下的顯著磁電效應(yīng)推動(dòng)了其在技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，可被用于傳感器、換能器、濾波器、震蕩器、存儲(chǔ)器等領(lǐng)域。例如用于高壓輸電、寬波段磁探測(cè)、磁場(chǎng)感應(yīng)器、高壓輸電系統(tǒng)中的電流測(cè)量等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁電復(fù)合薄膜材料，該磁電復(fù)合薄膜材料具有優(yōu)良的磁電性能，可應(yīng)用于小型化或微型化的多功能電磁器件上。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述磁電復(fù)合薄膜材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種磁電復(fù)合薄膜材料，包括依次沉積于硅片上的電極層、AlN薄膜和FeGaB薄膜，F(xiàn)eGaB薄膜的化學(xué)式為Fe_10-x-yGa_xB_y，其中1.778≤x≤-3.0，0＜y≤2.0。

其中，所述電極層的厚度為50-100nm，所述AlN薄膜的厚度為400-1000nm，所述FeGaB薄膜的厚度為400-1000nm。

其中，所述的電極層為Ag、Pt和Mo中的任一種。

一種所述磁電復(fù)合薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅片清洗干凈后，在正面沉積電極層薄膜；

(2)采用磁控濺射法在電極層薄膜上沉積AlN薄膜，其中，濺射靶材為純度為99.99％的鋁靶，工作氣壓0.3Pa-0.7Pa，濺射功率為100W-250W，采用氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚猓渲械獨(dú)夂蜌鍤獾捏w積比為3∶7，濺射時(shí)間為0.5h-2h；

(3)采用磁控濺射共濺法在AlN薄膜上沉積FeGaB薄膜，其中，濺射靶材為Fe_1-zGa_z的化學(xué)計(jì)量比的原料通過(guò)熔融鑄造合成的FeGa靶材，0.23≤z≤0.30，以及純度為99.99％的B靶；工作氣壓為0.6Pa-1.5Pa，F(xiàn)eGa靶的濺射功率為50W-80W，B靶的濺射功率為50-70W，保護(hù)氣體為惰性氣體，濺射過(guò)程中提供大小為100-300Oe的平行于硅片方向的外加磁場(chǎng)，濺射時(shí)間為0.5h-2h。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：