[发明专利]一种自偏置非均质微波铁磁薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种自偏置非均质微波铁磁薄膜材料，其特征在于组成通式为M_xD_y，M为铁磁母材料靶溅射成分，在薄膜中均匀分布，D为掺杂元素靶溅射成分，在薄膜中呈现梯度分布，各组份的原子百分比为：x=95-84at.%,y=5-16at.%；其磁各向异性场为200Oe以上，薄膜厚度为50-1000nm，厚度差小于5%；铁磁母材料靶M为不同成分配比的铁钴合金，通式为Fe_uCo_v，原子百分比u=70-10at.%，u+v=100；掺杂元素靶D有三类：一是非金属小原子，包括B、C、N和O；二是利用氧化物靶材获得的复合添加元素，Al₂O₃、MgO、ZnO、ZrO₂、HfO₂、SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、V₂O₅、Nd₂O₃或Cr₂O₃；三是金属元素，包括Hf、Zr、Al、Nb、Ta、Ru、V、Mo、W和Cr；掺杂元素靶按照类别单独添加，或多种元素复合添加，在制备时，掺杂元素靶的组分从样品的一端到另一端逐渐增加，非均质铁磁薄膜的射频和微波铁磁性能因掺杂组分的不同而不同，掺杂浓度区间落在原子百分比为5～16at.%。

2.一种如权利要求1所述的自偏置非均质微波铁磁薄膜材料的制备方法，其特征在于在常规的真空磁控溅射装置中实现，制备工艺过程为：在室温下，以铁磁基材料M为铁磁母材料靶，以掺杂元素D为掺杂元素靶，以5cm长×1cm宽的单晶Si基片为衬底，衬底长度方向沿着圆形样品转盘的辐向，衬底正对铁磁母材料靶，使铁磁母材料靶的各组分在衬底上均匀分布；掺杂元素靶的靶位偏离衬底中心一端5-10cm，使来自掺杂元素靶的掺杂元素浓度在衬底上从样品转盘中心到边缘逐渐增加，通过调整掺杂元素靶位偏离样品中心的距离调节掺杂元素在衬底上分布浓度区间和掺杂元素成分梯度的大小，以优化非均质薄膜的射频和微波铁磁性能；在磁控溅射真空腔的真空压力低于5.0×10^－6Torr后，通入Ar气或N₂气，Ar气或N₂气的流量为20sccm；溅射工作气体压力2.8mTorr时启动圆形溅镀样品转盘，转速设为20转/分钟，铁磁母材料靶和掺杂元素靶的溅射功率分别设定为80W和15-150W，溅射时间为30分钟，制备得到自偏置非均质微波铁磁薄膜材料。