[发明专利]具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜及其制备

说明书

本发明涉及金属软磁薄膜技术领域，尤其涉及一种具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜及其制备方法。本发明的具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜，包括自下而上依次设置在基底上方且与基底形配合的金属缓冲层、软磁层和非磁性的抗氧化保护膜层，基底具有周期性微纳米级凹凸结构，金属缓冲层的厚度为5‑50nm；软磁层的厚度为3‑1000nm；抗氧化保护膜层的厚度为5‑50nm。

技术领域

本发明涉及金属软磁薄膜技术领域，尤其涉及一种具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜及其制备。

背景技术

软磁材料广泛应用于无线电电子工业、精密仪器仪表、遥控及自动控制系统中。综合起来主要用于能量转换和信息处理两大方面，是国民经济中的一种重要材料。在目前的电子器件中，软磁薄膜材料多数以二维平面薄膜形式存在。将少量的软磁材料制备在柔性基片上，其被卷曲后可形成三维结构。在某些特殊的器件应用(如信息储存和高频微波)中，软磁薄膜需要以周期性微纳结构形式存在。三维微纳米结构在光学器件领域已经得到了广泛的应用。在磁电子领域，周期性三维微纳米结构可以为器件带来新的功能或信息调制方式。但是，具有周期性三维微纳米结构的金属软磁薄膜还未见报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜及其制备方法，本发明制备了一种全新结构的金属软磁薄膜，其具有三维的微纳米级凹凸结构。

本发明的第一个目的是提供一种具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜，包括自下而上依次设置在基底上方且与所述基底形配合的金属缓冲层、软磁层和非磁性的抗氧化保护膜层，基底具有周期性微纳米级凹凸结构，金属缓冲层的厚度为5-50nm；软磁层的厚度为3-1000nm；抗氧化保护膜层的厚度为5-50nm。

进一步地，金属缓冲层的材质为Pt、Au或Ta。

进一步地，软磁层的材质为镍铁合金、钴镍锆合金或铁钴合金。

优选地，软磁层的材质为镍铁(NiFe)合金；更优选地，软磁层的材质为Ni₈₀Fe₂₀或Ni₈₁Fe₁₉。

进一步地，抗氧化保护膜层的材质为Pt、Au或Ta。抗氧化保护膜层可以防止内部的软磁层被氧化。

进一步地，周期性微纳米级凹凸结构为周期性三维金字塔结构或棋盘状结构。

进一步地，基底的材质为硅或二氧化硅。

优选地，金属缓冲层的厚度为10-30nm；软磁层的厚度为10-200nm；抗氧化保护膜层的厚度为10nm。

本发明的第二个目的是提供一种上述具有周期性微纳米级凹凸结构的金属软磁薄膜的制备方法，包括以下步骤：

使用真空镀膜技术，在具有周期性微纳米级凹凸结构的基底表面自下而上依次镀一层金属缓冲层、软磁层和抗氧化保护膜层；其中，在镀所述软磁层之前，在气压低于10^-4Pa的条件下，预打靶5-10min；真空镀膜过程中，背景气压为低于10^-4Pa；镀膜温度为20-150℃。

进一步地，真空镀膜技术包括磁控溅射镀膜技术、真空蒸镀镀膜技术或脉冲激光镀膜技术。

优选地，真空镀膜技术为脉冲激光镀膜技术，激光功率为2mJ/cm²，脉冲频率为5Hz-7Hz。

进一步地，在真空镀膜之前，还包括使用有机溶剂清洗所述基底表面，并在惰性气氛下进行干燥的步骤。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：