[發明專利]一種高熵氧化物薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110062277.7
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112899629B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 孫森;王長安;米玲仁;江偉;勞秀敏;勞遠俠;劉樂平;李媛媛;姚華
• 申請（專利權）人: 南寧師范大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;B01J23/80;B01J37/34;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種高熵氧化物薄膜及其制備方法，屬于磁性薄膜技術領域。包括以下步驟：分別將Co金屬板材、Ni金屬板材、Cu金屬板材和Zn金屬板材切割，得到Co扇形金屬片、Ni扇形金屬片、Cu扇形金屬片和Zn扇形金屬片；將所述Co扇形金屬片、Ni扇形金屬片、Cu扇形金屬片和Zn扇形金屬片拼成圓柱體靶材，得到多金屬混合靶；在真空條件下，以所述多金屬混合靶為靶材，對單晶硅基底進行射頻磁控濺射，得到所述高熵氧化物薄膜。本發明制得的高熵氧化物薄膜在室溫具有鐵磁性，該薄膜是一種同時含Co、Ni、Cu、Zn四種陽離子的單一巖鹽結構薄膜，在常溫下具有較高的飽和磁化強度和較小的矯頑力，呈典型的軟磁材料特征。

技術領域

本發明涉及磁性薄膜技術領域，尤其涉及一種高熵氧化物薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

鐵氧體磁性薄膜是由鐵族元素和其他一種或多種金屬元素組成的復合型氧化物磁性薄膜。與金屬及合金磁性薄膜相比，鐵氧體材料具有更高的電阻率，可以抑制高頻下存在的趨膚效應，適用于高頻和超高頻交變磁場，是微波通訊領域不可或缺的材料。尤其是其中的軟磁鐵氧體薄膜，因其較大的飽和磁化強度和較小的矯頑力，在微波及毫米波器件、磁化效應器件、膜磁記錄介質、磁傳感器、薄膜變壓器等小型電子器件中有著廣闊的應用前景。

然而，常見鐵氧體磁性薄膜的性能對陽離子(特別是鐵離子)的價態、含量、薄膜的相析出(如反鐵磁相、非晶相的析出等)非常敏感。隨著信息產業迅速發展和電子器件小型化的趨勢，人們對鐵氧體磁性薄膜的性能穩定性、服役壽命、多功能集成性提出了更高的要求。高熵氧化物繼承了高熵合金的高熵效應、晶格畸變效應、遲滯擴散效應、“雞尾酒”效應等四大效應，卻擁有與金屬完全不同的熱、磁、光、電、力學等性能，在材料科學領域受到廣泛的關注。高熵氧化物不但具有更好的結構穩定性、潛在的高強度、良好的延展性和耐腐蝕性能等，而且展現出了良好的多功能性，如較大的介電常數、高離子導率、高鋰離子容量、良好的催化作用和熱性能等，這些優異的性能將使其成為集多種優點于一身的功能材料。因此，開發具有室溫鐵磁性的高熵氧化物薄膜成為鐵氧體磁性薄膜的新發展方向。

然而目前為止，高熵氧化物即使擁有大量的鐵磁性元素，但在常溫下沒有鐵磁性或鐵磁性極微弱(如中國專利CN111118464A)，限制了其在電子器件上的應用范圍。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高熵氧化物薄膜及其制備方法和應用。本發明提供的高熵氧化物薄膜在常溫下具有較高的飽和磁化強度和較小的矯頑力，呈典型的軟磁材料特征。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種高熵氧化物薄膜的制備方法，包括以下步驟：

分別將Co金屬板材、Ni金屬板材、Cu金屬板材和Zn金屬板材切割，得到Co扇形金屬片、Ni扇形金屬片、Cu扇形金屬片和Zn扇形金屬片；

將所述Co扇形金屬片、Ni扇形金屬片、Cu扇形金屬片和Zn扇形金屬片拼成圓柱體靶材，得到多金屬混合靶；

在真空條件下，以所述多金屬混合靶為靶材，對基底進行射頻磁控濺射，得到所述高熵氧化物薄膜。

優選地，所述Co扇形金屬片、Ni扇形金屬片、Cu扇形金屬片和Zn扇形金屬片的直徑獨立地為60～120mm，厚度獨立地為2～6mm。

優選地，所述多金屬混合靶中Co扇形金屬片的面積百分比為30％，Ni扇形金屬片的面積百分比為30％，Zn扇形金屬片的面積百分比為15％，Cu扇形金屬片的面積百分比為25％。

優選地，所述射頻磁控濺射包括依次進行的預濺射和再濺射。

優選地，所述預濺射的時間為15～25min，濺射功率為80～120W，所述預濺射時通入氬氣，所述氬氣的氣壓為0.5～1Pa。