[发明专利]晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波铁氧体薄膜材料技术领域，特别涉及晶粒c轴垂直膜面取向生长的BaFe₁₂O₁₉铁氧体（BaM）薄膜及其制备技术。

背景技术

当前，微波/毫米波信息处理技术的飞速发展迫切要求微波铁氧体器件能够工作于毫米波频段（30GHz-300GHz），而且要求器件平面化、小型化且能够与半导体有源器件兼容。自从19世纪80年代以来，铁氧体材料及器件便向着高频方向发展，钇铁石榴石铁氧体（YIG）的广泛应用曾大大推动了微波技术的发展，通过使用永磁体对YIG提供外磁场，基于YIG的微波铁氧体器件（环行器、滤波器、移相器等）能够工作于X波段（8GHz-12GHz）。但若要进一步提高基于YIG的器件的工作频率，则需要使用体积更为庞大的永磁体，这在实际应用中是不现实的。而且YIG器件中永磁体的存在直接限制了铁氧体无源器件的平面化、小型化及其与单片微波集成电路的集成化。而六角晶系BaM由于具有高的磁晶各向异性等效场(μ₀H_a=1.7T)，且能够在很小的外场甚至零外场下便工作于毫米波段，是一种很有发展前景的毫米波铁氧体材料。

由于铁氧体器件的工作频率主要由铁氧体材料的铁磁共振频率决定，而铁氧体材料的铁磁共振频率又强烈的依赖于材料的饱和磁化强度、磁晶各向异性场、退磁场以及外加的稳恒磁场，其依赖关系可以通过基特尔公式描述，

f=|γ′|[H+Ha+(Nx-Nz)4πMs][H+Ha+(Ny-Nz)4πMs---(1)]]>

其中，γ′=γ/2π，γ为铁氧体材料的旋磁比，H为外磁场，H_a为材料的磁晶各向异性场，M_s为材料的饱和磁化强度，N_x、N_y、N_z分别为材料x、y、z方向的退磁因子。当外场垂直于薄膜表面时（针对具有c轴垂直膜面取向生长的BaM薄膜），由于薄膜的厚度远远小于薄膜的长和宽，可以将垂直薄膜表面方向的退磁因子视为1，即N_x=0、N_y=0、N_z=1，则基特尔公式可变为

f=|γ′|(H_a+H-4πM_s)   (2)