专利名称：单质靶制备SmCo<sub>5</sub>薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种单质靶制备SmCo5薄膜的方法，属于磁性薄膜技术领域。
背景技术：
SmCo5是新一代高性能永磁材料。高居里温度以及优良的抗腐蚀性能使得SmCo5在高温和其他特殊环境中有良好的应用前景，当前工艺多采用SmCo5合金靶材通过磁控溅射法制得了高性能的SmCo5薄膜材料。高性能SmCo5薄膜的制备过程中，底层的选择和沉积温度是关键因素。发明内容本发明提供一种单质靶制备SmCo5薄膜的方法，能够通过控制Sm、Co 靶材的沉积时间精确控制制备出SmCo5薄膜。本发明采用单质靶制备SmCo5薄膜，所制材料包括Cu底层，SmCo5磁性层及Cr防氧化层。其特别之处在于所述的SmCo5磁性层为Sm、Co薄层扩散的方法所得。本发明所述的SmCo5薄膜，采用脉冲激光沉积方法制备，基片为(100)单晶硅，激光脉冲腔内真空度，沉积温度为400°C，激光频率8Hz，激光能量190mJ/pulse，Cu底层的溅射时间60分钟。而后Sm、Co靶交替沉积10次，控制单质靶的沉积时间来制备SmCo5薄膜。磁性层上镀Cr防氧化层，沉积时间为5分钟。样品经700°C退火30分钟后在真空腔中自然冷却至室温。采用脉冲激光沉积法制备SmCo5薄膜技术如下(1)本实验所采用的衬底为2英寸的单晶Si(IOO)基片，单面抛光。将Si片浸没在丙酮中，置于超声清洗机中清洗一小时，无水乙醇超声清洗一小时，去离子水超声清洗一小时，取出置于恒温干燥箱中烘干。(2)将Cu、Sm、Co、Cr单质靶材和基片分别固定在相应的靶材架上，调整基片与靶材的距离为50mm，然后旋紧阀门，关闭真空室。(3)将真空腔内真空度抽至2X 10_4Pa，在室温下镀Cu底层，靶基距设定为50mm， 激光频率为8Hz。(4)设定衬底温度，当系统真空度达到3X 10_4Pa左右时先在低功率下预热炉丝10 分钟，升温速率控制在10°c /分钟，升温至薄膜生长所需的温度。(5)当衬底温度和反应室内压强达到预设值时，先沉积Cu靶在基片上形成Cu膜， 时间为60分钟，再交替沉积Sm、Co靶材，通过控制沉积时间来制备出SmCo5薄膜。在磁性层上镀上Cr防氧化层，700°C退火30分钟以确保Sm、Co层扩散均勻形成SmCo5相并晶化。
具体实施例方式⑴衬底清洗本实验所采用的基片为2英寸的单晶Si (100)衬底，单面抛光，其电阻率为1. 9 2. 6 X IO3 Ω /cm。首先将Si片浸没在丙酮中，置于超声波发生器中清洗一小时，随后置于无水乙醇中超声清洗一小时，最后去离子水超声清洗一小时，取出置于恒温干燥箱中烘干。(2)靶材及基片的安装将Cu、Sm、Co、Cr单质靶材和基片分别固定，调整基片与靶材的距离为50mm，然后旋紧阀门，关闭真空室。⑶抽真空首先打开分子泵冷却水，打开电源，开机械泵抽至低真空，开隔断阀，启动分子泵将真空室内压强抽至2X10_4Pa。⑷镀膜在室温下镀Cu底层，激光能量设定为190mJ/pulse，频率为8Hz，沉积时间为60分钟。 预热电阻丝10分钟，加热衬底升温至400°C，升温速率控制在10°C /分钟。然后镀磁性层， 按Sm/Co靶交替沉积，Sm靶沉积时间为6秒，Co靶沉积时间为3分钟，重复10次。最后镀上Cr防氧化层，沉积时间为5分钟。样品经700°C退火30分钟后在真空腔中自然冷却至室
权利要求
1.一种单质靶制备SmCo5薄膜的方法，其特征是SmCo5磁性层是通过Sm、Co单质薄层在高温下扩散形成的，所制材料包括Cu底层，SmCo5磁性层，Cr防氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种单质靶制备SmCo5薄膜的方法，其特征是基片为 Si (100)单晶，真空室真空度2X 10_4Pa，沉积温度为400°C，激光频率8Hz，激光能量190mJ/ pulse, Cu底层溅射时间为60分钟，随后Sm/Co靶交替沉积，Sm靶沉积时间为6秒，Co靶沉积时间为3分钟，重复10次。磁性层上镀Cr防氧化层，沉积时间为5分钟。样品经700°C退火30分钟后在真空室中自然冷却至室温。
全文摘要
本发明涉及磁性薄膜材料的制备方法。所制材料包括Cu底层，SmCo5磁性层，Cr防氧化层。其磁性层是通过Sm、Co单一薄层在高温下扩散形成的。薄膜采用脉冲激光沉积法制备，基片为Si(100)单晶，真空室真空度为2×10-4Pa，沉积温度为400℃，激光频率为8Hz，能量190mJ/pulse。Cu底层沉积时间为60分钟，随后Sm/Co靶交替沉积，Sm靶沉积时间为6秒，Co靶沉积时间为3分钟，重复10次。磁性层上镀Cr防氧化层，沉积时间为5分钟。样品经700℃退火30分钟后在真空腔中自然冷却至室温。本发明在制备SmCo5薄膜时区别以往的制备工艺，是一种新的制备SmCo5薄膜的方法。
文档编号H01F41/14GK102446626SQ20111037951
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者张启平, 方庆清 申请人:安徽大学, 张启平, 方庆清