[发明专利]一种巨磁致伸缩纳米多层膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种巨磁致伸缩纳米多层膜，该纳米多层膜是在单晶硅表面上磁控溅射巨磁致伸缩性能的多层膜材料，其特征在于，所述的纳米多层膜结构为{(FeAl)_x/(TbFe₂)_y/(NdFeB)_z}_n，所述的单晶硅具有(100)取向；其中，x、y、z和n分别为FeAl材料层的溅射沉积厚度、TbFe₂材料层的溅射沉积厚度、NdFeB材料层的溅射沉积厚度和所述的多层膜总层数，x为5～8nm、y为8～12nm、z为5～8nm、n为20～100层。

2.一种如权利要求1所述的巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(1)调整靶台与基片转台的距离为100mm～200mm；安装FeAl、TbFe₂、NdFeB靶材于各自的靶台上；

(2)将单晶硅(100)基片用浓硫酸煮沸后，用丙酮超声波清洗，然后在氢氟酸溶液中浸泡30min，再用去离子水和丙酮依次超声清洗后，将单晶硅(100)基片放在滤纸上晾干，安装在基片转台上；

(3)抽真空；

(4)将高纯氩气引入溅射腔室，使氩气的分压值达到0.2～1.2Pa；

(5)将各靶材进行预溅射1～10min；

(6)对单晶硅基片进行反溅射5～15min；

(7)依次打开各自所需溅射沉积靶材的靶电源，调整基片转台，并按FeAl、TbFe₂、NdFeB顺序进行溅射沉积靶材；

(8)利用多靶磁控溅射技术在单晶硅基片上交替沉积(FeAl)_x/(TbFe₂)_y/(NdFeB)_z，单晶硅基片温度为100℃～300℃，溅射沉积完成，取出已溅射有纳米多层膜的单晶硅基片；

(9)将溅射有纳米多层膜的单晶硅基片放入真空退火炉中进行热处理，然后随炉冷却即得产品。

3.根据权利要求2所述的一种巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的抽真空使溅射腔室真空度低于1.4×10^-4Pa。

4.根据权利要求2所述的一种巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中的溅射的功率为20～150W。

5.根据权利要求2所述的一种巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(6)中的溅射的功率为100～150W。

6.根据权利要求2所述的一种巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(7)中各层沉积条件为：FeAl层：溅射功率50～100W，溅射氩气压0.2～0.6Pa，薄膜溅射速率0.1～0.2nm/s，薄膜沉积厚度5～8nm；TbFe₂层：溅射功率40～100W溅射氩气压0.2～0.6Pa，薄膜溅射速率0.1～0.2nm/s，薄膜沉积厚度8～12nm；NdFeB层：溅射功率80～150W，溅射氩气压0.2～0.6Pa，薄膜溅射速率0.1～0.2nm/s，薄膜沉积厚度5～8nm；所述的溅射有纳米多层膜的单晶硅基片上的多层膜总层数为20～100层。

7.根据权利要求2所述的一种巨磁致伸缩纳米多层膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤(9)的热处理工艺的退火温度为：200℃～600℃，升温速度为1℃/s，退火时间：30min～120min；真空度：低于5×10^-4Pa。

8.一种如权利要求1所述的巨磁致伸缩纳米多层膜的应用，其特征在于，所述的纳米多层膜应用于制作精密定位装置、微型马达或流体控制系统。