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溅射法制备NiZn铁氧体薄膜工艺技术研究

作　者: 赵晓宁
导　师: 兰中文
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料学
关键词: 射频磁控溅射 NiZn铁氧体薄膜高饱和磁化强度低矫顽力
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 117次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文采用射频磁控溅射法制备NiZn铁氧体薄膜,研究了溅射功率、溅射气压、氧分压、基片温度、沉积时间及退火工艺对NiZn铁氧体薄膜性能的影响,同时研究了不同基片种类对NiZn铁氧体薄膜性能的影响,从中探索提高NiZn铁氧体薄膜饱和磁化强度Ms和降低矫顽力Hc的有效途径。论文首先讨论了NiZn铁氧体靶材的配方和烧结温度对靶材磁性能的影响,然后在靶材研究的基础上,围绕提高NiZn铁氧体薄膜饱和磁化强度Ms和降低矫顽力Hc这个目标展开,系统研究了制备工艺和退火工艺、膜厚以及基片种类对NiZn铁氧体薄膜微结构和磁性能的影响。实验采用Philips X’Pert Pro MPD型X射线衍射仪(XRD)表征薄膜样品的相结构,采用Asylum Research MFP-3DTM型原子力显微镜(AFM)表征薄膜样品的形貌,采用Riken Denshi Co. IBHV-525型振动样品磁强计(VSM)测量薄膜样品的磁性能。结果表明:溅射功率主要影响入射粒子的动能,从而影响沉积粒子的扩散迁移能力。溅射气压主要影响沉积粒子的成核率,受粒子累积方式的影响薄膜的择优取向也发生改变。溅射氧分压影响溅射的辉光放电,同时会引起靶材中毒,即使通入很少的氧,也使薄膜的磁性能恶化。基片温度影响沉积粒子的扩散迁移能力,合适的基片温度使薄膜晶化状态变好,缺陷减少,进而薄膜的磁性能较好。不同溅射时间制备的薄膜,其膜厚也随溅射时间的增大而增大,不同的膜厚改变了样品内的残余应力。不同种类的Si基片明显影响薄膜的择优取向。在退火工艺上,升温速率直接影响成核数量,退火温度和保温时间决定薄膜的结晶程度和晶粒的大小,合理的退火处理工艺为:以2℃/min的升温速率升到800℃,保温2h后随炉自然冷却到室温。通过对射频溅射法制备NiZn铁氧体薄膜技术的研究及工艺优化,得到比较优化的工艺参数;在比较优化的工艺参数下,制备的薄膜样品的主要指标为:饱和磁化强度Ms 460emu/cm3,矫顽力Hc 165Oe。

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