[发明专利]一种在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法

权利要求书

1.一种在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将洗净的Si衬底安装到高真空磁控溅射系统的样品架上固定，作为用于镀膜的基片，在仪器内的射频溅射靶位和直流溅射靶位上分别安装Si靶材、Mn靶材；

步骤二，充入Ar气介质：将高真空磁控溅射系统的腔体进行抽真空，当本底真空度优于5×10^-4 Pa后，从通气口持续通入气流量为40 sccm的高纯Ar气，使腔体内气压达到2.0 Pa并保持稳定；

步骤三，在Si衬底上沉积Si膜：移开挡在Si靶材上的靶材挡板，再启动该靶位的射频溅射电源，射频溅射电源射频匹配成功后Si靶材溅射起辉，预溅射一段时间后移开遮挡Si衬底的样品挡板，使得Si靶材溅射出的Si单质在Si衬底上沉积形成Si薄膜，镀膜完成后操作样品挡板挡住镀有Si薄膜的Si衬底，并关闭Si靶位的射频溅射电源，之后移动Si靶位的靶材挡板将Si靶材挡住；

步骤四，在镀有Si薄膜的Si衬底上沉积Mn膜：移开挡住Mn靶材的靶材挡板并启动该靶位的直流溅射电源，Mn靶材溅射起辉，预溅射一段时间后将挡住Si衬底的样品挡板移开，使得Mn靶材上的物质沉积到Si薄膜表面形成Mn薄膜，构成“Si衬底—Si薄膜—含有氧化物的Mn薄膜”三层结构样品，溅射完成后用样品挡板挡住样品，之后关闭直流溅射电源，用Mn靶位的靶材挡板挡住Mn靶材；

步骤五，退火：将经过上述步骤获得到的三层结构样品放置于真空退火炉内，抽至本底真空度优于5×10^-4 Pa后，开启加热电源开始对三层结构样品进行加热，以12 ℃/min的升温速率进行升温，加热至700 ℃后恒温4 h，而后停止加热，让样品继续在真空条件下随炉冷却到常温，可去除掉Mn膜中含有的MnO，并获得到单一相的高锰硅薄膜。

2.如权利要求1所述的在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于：在所述步骤一中，Si靶材为纯度5N及以上；Mn靶材标称为纯度3N及以上，但是存在大量自然氧化物MnO。

3.如权利要求1所述的在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述射频溅射功率为80 W，Si膜的沉积时间为35 min。

4.如权利要求1所述的在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于：在所述步骤四中，由于Mn靶材含有氧化物MnO，使用该靶材溅射得到的Mn薄膜中也会含有MnO存在。

5.如权利要求1所述的在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于：在所述步骤四中，所述直流溅射功率为110 W，Mn薄膜沉积时间为5 min。

6.如权利要求1所述的在原料氧化情况下制备单一相高锰硅薄膜的工艺方法，其特征在于：在所述步骤四中，通过在“Si衬底—含有氧化物的Mn薄膜”两层结构中间加入Si薄膜作为中间层的方法，形成“Si衬底—Si薄膜—含有氧化物的Mn薄膜”三层结构样品。