[發(fā)明專利]具有室溫拓?fù)浠魻栃?yīng)的外延Pt/γ′-Fe4

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011471090.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112680705B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米文博;史曉慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/06;C23C14/18;C30B23/02;C30B29/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種具有室溫拓?fù)浠魻栃?yīng)的外延Pt/γ′-Fe₄N/MgO異質(zhì)結(jié)構(gòu)；其特征是γ′-Fe₄N薄膜在MgO(001)單晶基底上沿[001]方向外延生長(zhǎng)，Pt在外延γ′-Fe₄N/MgO結(jié)構(gòu)上沿[111]方向取向生長(zhǎng)；其中γ′-Fe₄N薄膜厚度為3-5nm，Pt厚度為2-3nm。

2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的Pt/γ′-Fe₄N/MgO從下到上依次為MgO(001)基片、γ′-Fe₄N層和Pt層；其中，MgO(001)為單晶基片，γ′-Fe₄N為鐵磁層，Pt為非磁性重金屬層。

3.權(quán)利要求1所述 的具有室溫拓?fù)浠魻栃?yīng)的外延Pt/γ′-Fe₄N/MgO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征包括如下步驟：

1)采用對(duì)向靶磁控濺射鍍膜機(jī)，基底材料為單面拋光的MgO(001)單晶片；使用兩塊純度為99.99％的Fe靶，安裝在對(duì)靶頭上，其中一頭作為磁力線的N極，另一頭為S極；靶材厚度為2-4mm，直徑為60mm；兩個(gè)靶之間的距離為60-90mm，靶的軸線與放有MgO(001)單晶片的基片架之間的距離為60-90mm；

2)將覆蓋有通道寬度為10-90μm的掩膜板的MgO(001)單晶片固定在基片架上，放到擋板后面，關(guān)閉真空室；

3)開(kāi)啟對(duì)向靶磁控濺射鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)，抽真空，直至濺射室的背底真空度小于等于2×10^–5Pa，此時(shí)真空度便達(dá)到了制備樣品的真空度的要求，可以開(kāi)始鍍膜實(shí)驗(yàn)；

4)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，同時(shí)向真空室通入純度為99.999％的濺射氣體Ar氣和反應(yīng)氣體N₂氣，Ar氣和N₂氣的流量比為5:1-4:1，將真空度保持在0.5-1.0Pa；

5)將基底均勻升溫至400-500℃，升溫速率為10-20℃/min；

6)待基底溫度穩(wěn)定在目標(biāo)溫度后，開(kāi)啟濺射電源進(jìn)行預(yù)濺射，在一對(duì)Fe靶上施加0.30-0.50A的預(yù)濺射電流和800-1000V的預(yù)濺射電壓，預(yù)濺射5-10分鐘，待預(yù)濺射電流和電壓示數(shù)保持不變后停止預(yù)濺射；

7)待步驟6中的預(yù)濺射結(jié)束后，開(kāi)始濺射實(shí)驗(yàn)；在一對(duì)Fe靶上施加0.05-0.10A的濺射電流和750-850V的濺射電壓，打開(kāi)基片架上的檔板開(kāi)始濺射，反應(yīng)濺射γ′-Fe₄N薄膜過(guò)程中，MgO(001)單晶片位置固定；

8)濺射達(dá)到γ′-Fe₄N薄膜的厚度為3-5nm；關(guān)閉基片架上的檔板，然后關(guān)閉濺射電源，停止通入Ar氣和N₂氣，完全打開(kāi)閘板閥，繼續(xù)抽真空，利用控溫系統(tǒng)使基片勻速降至室溫，降溫速率為2-3℃/min；

9)將載有基片架的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至Pt對(duì)靶的位置；使用兩塊純度為99.99％的Pt靶，安裝在對(duì)靶頭上，其中一頭作為磁力線的N極，另一頭為S極；靶材厚度為2-4mm，直徑為60mm；兩個(gè)靶之間的距離為60-90mm，靶的軸線與鍍有外延的γ′-Fe₄N薄膜的MgO(001)單晶片的基片架之間的距離為60-90mm；

10)關(guān)閉擋板，使γ′-Fe₄N/MgO材料置于擋板后面；

11)同時(shí)向真空室通入純度為99.999％的濺射氣體Ar氣，將真空度保持在0.4-0.6Pa；

12)開(kāi)啟濺射電源，在一對(duì)Pt靶上施加0.02-0.03A的電流和850-950V的直流電壓，打開(kāi)基片架上的檔板開(kāi)始濺射，反應(yīng)濺射Pt薄膜過(guò)程中，鍍有外延γ′-Fe₄N薄膜的MgO(001)單晶片位置固定；

13)濺射達(dá)到Pt薄膜的厚度為2-3nm；關(guān)閉基片架上的檔板，然后關(guān)閉濺射電源，停止通入Ar氣；

14)關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開(kāi)真空室，取出制備好的生長(zhǎng)在MgO(001)單晶片上的外延Pt/γ′-Fe₄N薄膜。