专利名称：晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法
技术领域：
本发明属于微波铁氧体薄膜材料技术领域，特别涉及晶粒c轴垂直膜面取向生长的BaFe12O19铁氧体(BaM)薄膜及其制备技术。
背景技术：
当前，微波/毫米波信息处理技术的飞速发展迫切要求微波铁氧体器件能够工作于毫米波频段(30GHZ-300GHZ)，而且要求器件平面化、小型化且能够与半导体有源器件兼容。自从19世纪80年代以来，铁氧体材料及器件便向着高频方向发展，钇铁石榴石铁氧体(YIG)的广泛应用曾大大推动了微波技术的发展，通过使用永磁体对YIG提供外磁场，基于YIG的微波铁氧体器件(环行器、滤波器、移相器等)能够工作于X波段(8GHz-12GHz)。但若要进一步提高基于YIG的器件的工作频率，则需要使用体积更为庞大的永磁体，这在实际应用中是不现实的。而且YIG器件中永磁体的存在直接限制了铁氧体无源器件的平面化、小型化及其与单片微波集成电路的集成化。而六角晶系BaM由于具有高的磁晶各向异性等效场(μ ClHa=L 7Τ)，且能够在很小的外场甚至零外场下便工作于毫米波段，是一种很有发展前景的毫米波铁氧体材料。由于铁氧体器件的工作频率主要由铁氧体材料的铁磁共振频率决定，而铁氧体材料的铁磁共振频率又强烈的依赖于材料的饱和磁化强度、磁晶各向异性场、退磁场以及外加的稳恒磁场，其依赖关系可以通过基特尔公式描述，
权利要求
1.晶粒C轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，其特征在于，包括下述步骤 步骤I:基板清洗； 步骤2 :溅射制备AlN薄层以高纯Al为靶材，将真空室内的气压抽至2. O X IO-4Pa后，充入Ar和N2混合气体，总气压为O. 35Pa-0. 5Pa，氩气和氮气的压强比为3:2-2:3 ;在基板上派射一层25nm-100nm厚的AlN薄层； 步骤3 :溅射制备BaM薄膜靶材为具有化学正分比的BaM靶材；将真空室内气压抽至2. OX KT4Pa后，充入Ar和O2的混合气体，总气压为I. OPa-1. 6Pa，氩气和氧气的压强比为90:10-99:1 ； 步骤4 :对镀有AlN薄层的基板进行加热使其温度达到250°C -500°C，在镀有AlN薄层的基板上继续溅射一层所需厚度的BaM薄膜。
步骤5 :退火升温速率为1°C /min-6°C /min，退火温度为760°C _860°C，保温时间为lh-4h,然后随炉自然冷却至室温。
2.如权利要求I所述的晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤I为采用超声波清洗器，将Si基板或者热氧化的Si基板置入烧杯中先后通过无水乙醇一无水丙酮一无水乙醇各超声清洗lOmin，将清洗好的基板用氮气枪吹干待用。
3.如权利要求I所述的晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤2中，基底温度为真空室环境温度，溅射功率为180W-220W。
4.如权利要求I所述的晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，其特征在于，所述基板为Si (100)基板。
5.如权利要求I所述的晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，其特征在于，所述基板为Si02/Si(100)基板。
全文摘要
晶粒c轴垂直膜面取向生长的钡铁氧体薄膜制备方法，属于微波铁氧体薄膜材料技术领域。本发明包括下述步骤步骤1基板清洗；步骤2溅射制备AlN薄层；步骤3溅射制备BaM薄膜；步骤4对镀有AlN薄层的基板进行加热使其温度达到250℃-500℃，在镀有AlN薄层的基板上继续溅射一层所需厚度的BaM薄膜。步骤5退火。经过本发明工艺步骤制备出的BaM薄膜，晶粒c轴垂直膜面高度取向，薄膜磁晶各向异性场可达15000Oe，实现了BaM薄膜在半导体基板上的高度取向生长，而且所使用的射频磁控溅射技术能够很好的与现有的CMOS工艺兼容。
文档编号C23C14/58GK103255384SQ201310179098
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者孙科, 余忠, 朱光伟, 蒋晓娜, 兰中文, 许志勇, 李乐中 申请人:电子科技大学