[發(fā)明專利]具有低磁滯損耗的磁性復(fù)合薄膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN114622168A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮武威;朱坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): C23C14/30
• 分類號(hào): C23C14/30;C23C14/16;H01F41/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明通過電子束逐層交替蒸發(fā)得到CoZrFeSi復(fù)合多層膜，具有以往FeCo材料不具備的效果，一方面Zr和Si元素的插入，將削弱Fe/Co之間的鐵磁耦合，可以調(diào)控磁性多層膜的層間耦合作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多層膜材料磁化強(qiáng)度的調(diào)控。另一方面退火能有效提高CoZrFeSi復(fù)合多層膜材料磁阻效應(yīng)表現(xiàn)，可以極大地降低儲(chǔ)存器件工作時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱損耗。其次Zr和Si元素的插入可以實(shí)現(xiàn)比商業(yè)化的FeCo薄膜還要低1?2個(gè)數(shù)量級(jí)的凈磁矩和矯頑力，在提高薄膜軟磁性能的前提下材料的磁阻效應(yīng)并沒有明顯的減退，在磁性存儲(chǔ)材料和自旋電子器件的底層材料有很大應(yīng)用價(jià)值。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁性薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬和非金屬復(fù)合多層膜及其制備方法。

(二)背景技術(shù)

電子器件工作中都伴隨著損耗，如何能在不降低器件性能的前提下減小工作過程中的損耗是很重要的。目前的鐵鈷薄膜材料在商用磁性存儲(chǔ)器件使用中的磁滯損耗較高，基于上述考慮我們制備并研究一種金屬和非金屬復(fù)合的薄膜，并發(fā)現(xiàn)在該種材料中具有低磁滯損耗的性能，可應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種低損耗的磁性復(fù)合多層膜材料-磁性復(fù)合多層膜，并提供制備該薄膜的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種磁性復(fù)合多層膜，是由磁性金屬材料和非金屬材料通過電子束逐層交替蒸發(fā)的方法制備獲得，記為CoZr_xFeSi(x＝0.02/0.03)。

本發(fā)明的復(fù)合多層膜具有如下特性：

(1)通過微觀結(jié)構(gòu)分析和磁性能測(cè)試，分析其為磁性復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)；

(2)隨著溫度的升高，磁電阻效應(yīng)減??；

(3)材料的磁滯損耗隨生長(zhǎng)溫度提高而降低；

本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)的CoZrFeSi復(fù)合多層膜的矯頑力達(dá)200e以下，材料的軟磁性能較商用的FeCo薄膜有極大提升，損耗更低。可以作為一種優(yōu)秀的磁性存儲(chǔ)材料或者自旋電子器件的底層材料。

(四)附圖說明

圖1：CoZrFeSi多層膜的MH曲線。

圖2：CoZrFeSi多層膜的電阻與溫度關(guān)系圖。

圖3：CoZrFeSi多層膜的SEM圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的制備技術(shù)方案，以便更好地理解本發(fā)明內(nèi)容。

實(shí)施例1

CoZrFeSi磁性復(fù)合多層膜的制備：

a、用于沉積的基片，采用硅片，經(jīng)過清洗之后晾干，置于真空腔體中。

b、用機(jī)械泵和分子泵將真空腔抽至較高真空，約5×10^-4Pa。

c、通過離子束電流和生長(zhǎng)溫度的控制，以及膜厚儀的實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制成膜過程。電流強(qiáng)度穩(wěn)定在35mA左右時(shí)，原料的蒸發(fā)速率控制在的范圍內(nèi)。并通過其相對(duì)速率來控制薄膜組分。

d、利用磁學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)(VSM)對(duì)該樣品進(jìn)行測(cè)試，在生長(zhǎng)溫度升高時(shí)，樣品的飽和磁化強(qiáng)度明顯下降。

e、隨著溫度的升高磁電阻效應(yīng)逐漸減小。

該薄膜可以用于磁性存儲(chǔ)材料或者自旋電子器件的底層材料。