[发明专利]具有磁电效应的复合薄膜异质结及其制备方法

权利要求书

1、一种具有磁电效应的复合薄膜异质结，由具有压电效应的材料和磁致伸缩效应的材料复合形成磁电复合薄膜，其特征在于：

所述的具有磁致伸缩效应的材料为稀土铁合金RFe₂纳米薄膜，其中R代表稀土元素；

所述的具有压电效应的材料为聚偏二氟乙烯聚合物压电薄膜；

所述两种薄膜材料的复合方式是：所述稀土铁合金RFe₂纳米薄膜淀积在聚偏二氟乙烯压电薄膜上而形成RFe₂/PVDF双层复合薄膜异质结。

2、根据权利要求1所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结，其特征在于：所述的淀积于聚偏二氟乙烯压电薄膜上的稀土铁合金RFe₂纳米薄膜由团簇束流淀积方法制备而获得。

3、根据权利要求1所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结，其特征在于：所述的稀土元素R为稀土元素中的一种或多种。

4、根据权利要求1或2或3所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结，其特征在于：所述的稀土元素选自：Tb、Sm或Dy或Ho。

5、根据权利要求4所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结，其特征在于：所述的聚偏二氟乙烯厚度为20μm；所述的RFe₂纳米薄膜的厚度为200～480μm。

6、一种权利要求1所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1).选择RFe₂合金片做为溅射靶材；

(2).将经过极化处理的PVDF压电薄膜的底面镀上一层铝电极；

(3).使样品淀积室的真空度达到2×10^-5Pa；

(4).将团簇源腔室制成冷阱，通入氩气作为溅射气体，通入氦气作为缓冲气体；打开溅射电源，发生磁控溅射，溅射出的R和Fe离子在冷凝室中经与氩原子碰撞后生长成为RFe₂团簇纳米颗粒；然后，RFe₂团簇纳米颗粒经缓冲气流携带通过各级差分抽气系统经细孔喷嘴喷出而形成准直的定向团簇束流，进入下一级的淀积腔；

(5).使用膜厚监控仪监测团簇束流的淀积速度；团簇束流对衬底持续沉积一段时间后，形成一定厚度的RFe₂纳米薄膜层；

(6).最后，停止溅射，关闭电源和气源，待冷凝腔体温度回升到室温时，打开淀积腔，即可获得RFe₂/PVDF纳米复合薄膜异质结；

(7).在异质结的RFe₂薄膜层的上表面喷镀一层Pt电极。

7、根据权利要求6所述的具有磁电效应的复合薄膜异质结的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

(1).选择直径为50mm、厚度为2.5mm RFe₂合金片做为溅射靶材；

(2).将已经经过极化处理的PVDF的压电薄膜超声清洗后固定在衬底座12上，PVDF压电薄膜的淀积上表面没有喷镀任何电极，底面则镀上一层铝电极，然后将衬底座固定在团簇束流淀积系统样品制备腔的适当位置上；

(3).利用抽气系统中的罗兹泵14和分子泵15预抽真空，使样品沉积室的真空度达到2×10^-5Pa；

(4).将液氮通过液氮入口7注入团簇源腔室9的外壁，形成冷阱。待团簇源腔室9充分冷却后，通过气体入口5和6，通入80～100sccm的氩气作为溅射气体，通入30～60sccm的氦气作为缓冲气体；调整磁控溅射团簇源8与第一级气体动力学喷嘴10之间的距离，使冷凝室中团簇源与第一级喷嘴之间的距离为110毫米；打开溅射电源，调整溅射电源的电压为200～250V，电流为0.2～0.25A；在上述条件下，发生磁控溅射，溅射出的R、Fe离子在冷凝室9中经与氩原子碰撞后生长成为RFe₂团簇纳米颗粒；然后，RFe₂团簇纳米颗粒经缓冲气流携带通过各级差分抽气细孔喷嘴10和11而形成准直的定向团簇束流，进入下一级的淀积腔；

(5).使用膜厚监控仪监测到的团簇束流的淀积速度为1～1.5埃/秒；团簇束流对衬底的持续沉积时间为2000～4000秒；RFe₂薄膜层的最终厚度为200～480纳米；

(6).最后，停止溅射，关闭电源和气源；待冷凝腔体温度回升到室温时，打开淀积腔，即可获得RFe₂/PVDF纳米薄膜异质结；

(7).采用离子溅射的方法在异质结的RFe₂薄膜层的上表面喷镀一层Pt电极。