[发明专利]取向磁性薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种取向磁性薄膜的制备方法。该方法是采用激光脉冲沉积的方法，通过控制衬底基片处磁场、沉积温度和氮气气压，来控制薄膜的相结构，进而获得一系列不同相组成的氮化铁薄膜。该方法可以低温制备氮化铁薄膜，有利于薄膜器件的集成应用，同时采用磁场诱导的方法，使薄膜生长时产生晶体学取向，方便的控制薄膜的晶体学易磁化轴。

主权项

1.一种取向磁性薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）衬底基片清洗使用RCA标准化学清洗过程清洗衬底；2）样品安装和磁场产生将靶材和清洁的衬底基片固定在相应的样品架上，调整衬底和靶材的距离，用档板将衬底和靶材隔开；将永磁体固定衬底基片的反面；关闭真空室旋紧阀门；所述的永磁体的作用是在后续薄膜生长过程中提供磁场；所述的永磁体为钐钴磁体、钕铁硼磁体、铁氧体磁体、铁钴磁体、铝镍钴磁体和铁铂合金磁体；3）系统抽真空打开电源，开启机械泵和分子泵冷却水，当系统真空度达到0.2 Torr时，电脑将控制分子泵自动开启；4）激光器预热及预溅射当系统抽到指定真空度后，开启激光器的电源及开关，预热一段时间后对靶材在室温下进行预溅射；5）衬底加热预溅射完毕后，设定加热器升降温程序，设置合适的升温速率，升温至薄膜生长的温度，温度范围为20～200℃；6）通入反应气体当衬底温度升高到所需要的温度后，开始通入生长薄膜所需的反应气体；所述的反应气体为高纯氮和高纯氧；打开氧气瓶总阀和减压阀，通过调节MFC控制气体进气流量，同时通过控制泵与腔体之间阀门大小调节分子泵的抽气速率，控制真空腔室内的气氛压力；氮气气压控制在2～20 mTorr；7）磁场诱导下的薄膜生长当腔体内工作气体压强稳定后，开启激光器，调节反射镜使激光照射在靶面上，并调节聚光透镜使激光照射在把面上的光斑尽可能小；移开档板，开始沉积，此时永磁体产生的磁场对沉积的薄膜存诱导作用，使薄膜的晶体学易轴沿着磁场方向；沉积到所需的时间后，关闭激光器；8）冷却过程以一定的降温速率进行冷却，调节流量计可控制降温过程中腔体内的气体流量；在降至100℃以下时，停止通入气氛，关闭分子泵，腔体自然冷却至室温。