[发明专利]一种通过磁控溅射直流共溅射制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法

说明书

本发明提供了一种通过磁控溅射直流共溅射制备Ni‑Co‑Mn‑Ti合金薄膜的方法，其步骤为：(一)选取靶材：按化学计量比选取NiMnTi合金靶和Co单质靶；(二)共溅射：1.基底加热：将选好的合金靶和单质靶放在溅射室的溅射靶之上固定好，关闭腔盖抽真空到10^‑4Pa以下后加热基底，打开基底加热电源，调整加热旋钮到合适位置开始加热；2.溅射室压强调整：充入纯度为99.999％的氩气，通过调整流量仪和闸板阀控制溅射室内压强到合适大小；3.直流共溅射：调整溅射靶的功率旋钮到合适范围开始共溅射，溅射一定时间后停止溅射。

技术领域

本发明涉及Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜，特别提供一种通过磁控溅射直流共溅射制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法。

背景技术

Ni-Mn-X(X＝In,Sn,Sb,Ga,Al)铁磁形状记忆合金(FSMAs)是近年来备受关注的一类新型智能材料，同时具有热弹性和铁磁性形状记忆效应，因此，该类合金兼有大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制等综合特性，使其可以在大功率水下声纳、微位移器、震动和噪声控制、线性马达、微波器件、机器人等领域有重要应用。此外，此类合金还具有大的磁热效应、压热效应、弹热效应、磁电阻效应、磁致应变、交换偏置、巨霍尔效应等多功能性质，在制冷、磁记录等很多领域也都具有潜在的应用背景。除了块体和条带样品外，随着技术的发展，对器件小型化和大存储量的需要使得薄膜样品具有更大的发展前景和市场需求。

溅射技术是物理气相沉积的一种，是一种制备薄膜材料的重要方法。磁控溅射技术就是结合磁控原理和溅射技术并且利用磁场的固定分布从而控制电场中电子的运动，是对溅射技术的优化。随着微机电系统(MEMS)研究和应用的深化，微小空间内的局部制冷将在MEMS系统中得到重要应用。为了适应小型化的发展趋势以及微小化的空间布局，低场下具有高磁熵变的薄膜材料将会得到广泛的应用。但目前的研究工作主要集中于块材和条带，薄膜材料的研究还相对较少。究其原因，磁性薄膜材料的制备是一个很大的难关，目前磁性薄膜材料的制备常采用磁控溅射的方法，由于利用磁控溅射法制备磁性薄膜材料，制备出的薄膜不仅质量好、投入设备价格适中，产出效率高，而且可以在低工作压强下得到高沉积率，也可以在低基底温度下获得高质量薄膜。但是溅射前合金薄膜的成分往往是不确定的，且在溅射时采用不同的参数设置就会得到不同的合金薄膜成分和薄膜厚度。

传统的Ni-Mn基FSMAs是由过渡族元素和主族元组成的。近年来，Ni-Co-Mn-Ti这种全部由过渡族元素组成的Ni-Mn基FSMAs被发现。尽管传统的Ni-Mn基FSMAs薄膜样品已有研究，但是Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜还没有人报道和研究。据已有的块体研究知道，Ni-Co-Mn-Ti作为一种新型Ni-Mn基FSMAs，具有大的磁热效应、磁电阻以及大的可恢复应变和快速响应性能，所以在制冷和智能领域有很大的应用前景。其薄膜材料更是有望在微制冷、微传感器、微驱动器等高科技领域中得到广泛应用，因此非常有必要对Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜进行制备及对其性能进行深入的研究。本发明正是基于此目的提出一种通过磁控溅射直流共溅射方法制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过磁控溅射直流共溅射制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法，该方法具有简单方便、安全高效和能耗低等优点。

本发明的技术方案为：

一种通过磁控溅射共溅射制备Ni-Co-Mn-Ti合金薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(一)选取靶材：按化学计量比选取NiMnTi合金靶材和Co单质靶材进行共溅射，靶材的直径都是60mm，其中合金靶材的厚度为3mm，Co单质靶材的厚度为1～2mm；

(二)基底加热：将选好的合金靶材和Co单质靶材放在溅射室的溅射靶之上固定好，关闭腔盖抽真空到10^-4Pa以下后加热基底，打开基底加热电源，调整加热旋钮到合适位置开始加热，加热温度范围为200℃～700℃；