[发明专利]一种优化钴基磁性薄膜电感材料磁性能的方法

说明书

本发明公开了一种优化钴基磁性薄膜电感材料磁性能的方法，属于信息存储及电感技术领域。本发明技术方案通过将沉积完毕后的样品在真空环境下，进行适当温度的热处理，诱发其界面结构的改变。通过界面处的Co‑O轨道杂化强弱来调节铁磁/非磁(Co基软磁材料/MO)界面处的轨道结构，得到有益的、适度的Co‑O轨道杂化状态，进而调控铁磁薄膜材料磁性能，具有工艺简单、控制方便、效率高、成本低等优点，适合应用于未来信息存储和电感技术中。

技术领域

本发明属于信息存储及电感技术领域，具体涉及一种通过Co-O轨道杂化的强弱调节来调控Co基软磁/非磁界面结构，进而优化薄膜的磁性能的方法。

背景技术

近年来，电子信息技术飞速发展，5G时代的到来不仅给人们的生产、生活提供了巨大的便利，如智能家居、无人驾驶、可穿戴设备等的应用，同时也使得信息终端的接收设备迎来巨大的革新，对磁传感器、电感、变压器等先进电子元件的性能、可靠性、小型化及节能性等提出了更高的要求。因此，需要不断提升作为电感、变压器等元件重要组成部分的Co基软磁薄膜的软磁性能。

目前，用于磁性薄膜电感器件中的磁芯材料有坡莫合金、铁氧体、非晶金属磁性材料等。与铁磁材料相比，Co基非晶软磁材料，如CoZrTa，具有很强的饱和磁化强度及较小的矫顽力，因而可以降低电感器件在高频应用时的涡流损耗。这些本征的优势使得Co基非晶软磁材料逐渐成为电感、变压器等先进电子元器件中的核心功能材料。为进一步抑制电感元器件实际应用过程中产生的涡流损耗，通常CoZrTa与非磁材料(Non-magneticintermediate layer,NMIL)(如：SiO₂，Al2O₃，AlN，Ta₂O₅等)构成多层膜(CoZrTa/MO)应用到电感元器件中，氧化物的引入作用是阻隔相邻的磁性层并调控相邻磁性层的静磁耦合作用，以减小涡流损耗。国际上已发展了溅射参数调控(溅射气压，溅射速率等)、靶材成分控制(Co_91.5Zr₄Ta_4.5，Co₈₂Zr₈Ta₁₀，Co₉₀Zr₅Ta₅，Co_78.5Zr_9.5Ta₁₂等)、多层膜的溅射周期等调控方法[AIP Advances 8(2018)048002]。然而，由于多层膜[CoZrTa/MO]n周期性较多，且磁性层的厚度较厚，一般在50～200nm以上，限制了宏观工艺对薄膜磁性能的调控能力。因此，如何在不需要复杂的溅射工艺摸索的前提下，降低制备的复杂程度和难度，寻求有效、简单地调控FM/MO薄膜的磁性能的方法，是制备高性能磁性薄膜电感材料及器件的关键问题之一。

界面电子结构调控是改变磁性异质结性能的一种有效方法，为Co基非晶软磁材料CoZrTa的性能调控开辟了新思路。通过适当温度的退火，可以在界面处产生有效的氧迁移，进而引发界面氧原子的重构，使界面处获得更加有益的Co与O的轨道杂化程度，使得铁磁薄膜的磁性能得到提升和优化。

发明内容

目前，已报道的磁性能调控手段均是通过复杂的磁控溅射工艺的摸索及Co基软磁材料成份配比等调节溅射薄膜的性能，调控手段通常对溅射参数和条件的依赖性极大，且工艺复杂，还会增加一定的样品制备成本。针对存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种通过界面处的Co-O轨道杂化强弱来调节铁磁/非磁(Co基软磁材料/MO)界面处的轨道结构，得到有益的、适度的Co-O轨道杂化状态，进而调控铁磁薄膜材料磁性能，使得铁磁薄膜的磁性能得到提升和优化的方法，具有工艺简单、控制方便、效率高、成本低等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种优化钴基磁性薄膜电感材料磁性能的方法，包括以下步骤：

S1.对Co基软磁材料靶材表面进行清洗；