[发明专利]纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性信息存储技术中复合薄膜材料和制备方法，具体地说是一种新型的0-3、1-3型纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料和制备方法。

背景技术

磁性材料的研究具有悠远的历史，研究发现，当磁性材料的尺寸减小到纳米尺度后，所得到的磁性纳米材料将会出现一些奇异的物理现象，如：矫顽力的变化，超顺磁性和居里温度下降等特点，这些特点使其在生物医疗，化学催化和磁存储等领域有着巨大的应用前景。

目前制备纳米多功能铁磁复合薄膜的方法很多，主要可分为化学和物理两种方法。其中物理合成主要有：磁控溅射法，磁控或者PLD溅射多组分的复合靶材，电沉积，多个靶材蒸发沉积等多种方法形成颗粒掺杂或层状结构的复合薄膜。通常方法是在铁磁材料中掺杂金属或氧化物等非磁性物质以及具有一定物理作用的物质，如反铁磁材料。但是，目前采用磁控溅射法制备铁磁薄膜，磁控靶台一般会有特殊要求，如需采用电磁靶；同时，溅射过程中复合薄膜的组分比难以实时改变，无法制备梯度的复合薄膜结构。

磁性纳米线材料因具有优异的磁存储特性和各项异性，在磁记录领域应用潜力很大。但是现有的制备工艺比较繁琐，不容易控制，因此寻找更好地制备方法引起了人们的极大关注。目前应用的复合材料的功能比较单一，因此所需器件的一种发展趋势就是多功能化。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料及其制备方法。

本发明是这样实现的： 

纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料的制备方法，采用磁控脉冲激光共溅射方法实现，具体包括以下步骤：

①在磁控脉冲激光共溅射装置的激光靶位选用纯度>99.95%的La_xN_1-xM_yO₃陶瓷激光靶材，磁控靶位选择纯度>99.99%的Pt金属磁控靶材；其中，M=Fe、Ni、Co、Cr或Mn, N=Ca,Sr,Bi或Ba；0＜X≤1, 0＜Y； 

②将厚度0.1 mm-2 mm的衬底置于磁控脉冲激光共溅射装置中的样品台上；

③生长纳米多功能铁磁复合薄膜：真空室的背底真空度为(0.01~10)×10^-4 Pa , 激光脉冲溅射的靶间距为1~10 cm, 磁控溅射的靶间距为1~15 cm, 准备溅射时充入高纯氩气，保持动态平衡溅射气压为0.01~80 Pa,激光脉冲溅射功率密度为0.1~5 J/cm², 激光溅射频率为1~10 Hz，磁控溅射功率密度为0.15~10 W/cm²，得到10-1000 nm 的MPt: LaNMO₄纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料，其中Pt来自于磁控溅射，M来自于激光靶材La_xN_1-xM_yO₃分解的单质金属。

本发明的方法，第一种实现方式是：所述第②步中，衬底为石英非晶衬底或者蓝宝石、Si、SrTiO₃、MgO单晶抛光的材料。所述第③步中，溅射温度为室温，溅射结束后，在0.01~10×10^-4  Pa的超高真空退火系统中进行退火处理, 退火温度为100~1000℃。

本发明的纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料的制备方法，第二种实现方式是：第②步中，衬底为晶格常数匹配的单晶基片；第③步中溅射温度为400~1000 ℃。

本发明的纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料的制备方法，第③步中，M和Pt原子比可以为不同值，其可根据需要进行控制。

本发明第一种实现方法所制备的纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料，为纳米铁磁颗粒MPt被非磁性物质LaNMO₄包围、隔离形成0-3型MPt:La NMO₄复合薄膜。

本发明第二种实现方法所制备的纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料，为MPt纳米线被非磁性物质LaNMO₄包围、隔离形成1-3型MPt:La NMO₄复合薄膜。

上述纳米结构多功能复合薄膜材料MPt:La NMO₄， M=Fe,N=Sr。

上述纳米结构多功能铁磁复合薄膜材料的制备方法中， La_xN_1-xM_yO₃陶瓷激光靶材，M=Fe,N= Sr。