[發(fā)明專利]一種應(yīng)力誘導(dǎo)提高薄膜應(yīng)用頻率的薄膜制備方法

在審

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• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113088894A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫科;張婧;何宗勝;鄔傳健;余忠;蔣曉娜;蘭中文
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/54
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種利用應(yīng)力誘導(dǎo)提高軟磁薄膜應(yīng)用頻率的制備方法，屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域。包括：1)清洗柔性襯底；2)清洗后的柔性襯底放入高真空電子束蒸發(fā)系統(tǒng)，柔性襯底彎曲后固定在樣品架上；3)抽真空，開始預(yù)熔料，電子槍的電流為30～40mA，電壓為10kV，時間為4～5min；預(yù)熔料結(jié)束后，蒸鍍速率為0.1～0.7nm/s，在彎曲的柔性襯底上沉積軟磁薄膜。本發(fā)明制得的軟磁薄膜，當(dāng)柔性襯底由凹形(凸形)變?yōu)槠秸麜r，會在薄膜中引入張應(yīng)力(壓應(yīng)力)，與未引入應(yīng)力相比，由于磁致伸縮效應(yīng)，軟磁薄膜表現(xiàn)出明顯的磁各向異性，使得薄膜的應(yīng)用頻率提高至1GHz以上，并同時保持較高的磁導(dǎo)率(μ′_100MHz1000)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用應(yīng)力誘導(dǎo)提高軟磁薄膜應(yīng)用頻率的制備方法。

背景技術(shù)

目前，電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍是以傳統(tǒng)的剛性器件為主，對于剛性電子器件，其加工設(shè)備、制作工藝等通過長時間的技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)趨于完善，生產(chǎn)的器件具有運行速度快、工作精確度高、穩(wěn)定性強等優(yōu)點。然而隨著人類科技水平的不斷發(fā)展，對電子器件的功能提出了新的要求，傳統(tǒng)的以硅為襯底的剛性電子器件因為力學(xué)性能的局限性，在很多方面的應(yīng)用尤其是新興的柔性消費電子器件無法滿足人類的需求。與剛性襯底上的電子器件相比，在柔性襯底上制造的電子器件由于其機械柔性、增強的耐用性和重量輕而被廣泛認為具有巨大的應(yīng)用潛力，并且在柔性材料上加工和集成的新一代電子器件，能夠?qū)崿F(xiàn)濾波、數(shù)字存儲、傳感等功能，是當(dāng)前信息時代的重要保障。同時柔性材料具有獨特的力學(xué)和光學(xué)特性，具有靈活、可拉伸、可彎曲的優(yōu)勢，因此柔性器件包括智能顯示屏、可穿戴電子器件、柔性傳感器、仿生機器人等必將使人們的生活發(fā)生革命式的變化。

柔性器件的穩(wěn)定快速發(fā)展依賴于柔性襯底上的高性能材料。對于磁性材料，應(yīng)用頻率和磁導(dǎo)率與柔性器件的可靠性息息相關(guān)。若磁性薄膜以傳統(tǒng)方法沉積在柔性襯底上，應(yīng)用頻率低于1GHz，限制了柔性器件在高頻范圍內(nèi)的應(yīng)用。目前針對在柔性襯底上沉積的軟磁薄膜，C.A.Grimes(C.A.Grimes.Sputter deposition of magnetic thin films ontoplastic:The effect of undercoat and spacer layer composition on the magneticproperties of multilayer permalloy thin films[J].IEEE transactions onmagnetics,1995,31.6:4109-4111.)將NiFe薄膜沉積在平整的聚酯塑料柔性襯底上，研究了柔性襯底與薄膜之間不同隔層對薄膜性能的影響，所得薄膜磁導(dǎo)率范圍為400～2500，應(yīng)用頻率為100MHz左右。Z.W.Liu(Z.W.Liu,D.C.Zeng,R.V.Ramanujan,et al.Rigid andflexible Fe–Zr–N magnetic thin films for microwave absorber[J].Journal ofApplied Physics,2010,107.9:09A505.)在柔性襯底上沉積FeZrN薄膜，薄膜的各向異性由外加磁場誘導(dǎo)，研究表明，柔性薄膜應(yīng)用頻率大于2GHz，磁導(dǎo)率200。基于上述，目前在柔性襯底上沉積的軟磁薄膜無法兼顧高磁導(dǎo)率和高應(yīng)用頻率的特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對背景技術(shù)存在的缺陷，提出了一種應(yīng)力誘導(dǎo)提高薄膜應(yīng)用頻率的薄膜制備方法。本發(fā)明基于高真空電子束蒸發(fā)系統(tǒng)，利用應(yīng)力對M_s取向的影響，調(diào)控薄膜的各向異性，進而調(diào)控薄膜的應(yīng)用頻率，得到了兼顧高應(yīng)用頻率、高磁導(dǎo)率和優(yōu)異軟磁性能的薄膜。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)力誘導(dǎo)提高薄膜應(yīng)用頻率的薄膜制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、清洗柔性襯底，晾干備用；

步驟2、將清洗后的柔性襯底放入高真空電子束蒸發(fā)系統(tǒng)，柔性襯底彎曲后固定在樣品架上，彎曲后的柔性襯底形成的半圓形的半徑為R；