磁控濺射法制備MnZn鐵氧體薄膜技術(shù)研究.pdf

1、分類(lèi)號(hào)密級(jí)UDC1注學(xué)位論文磁控濺射法制備MnZn鐵氧體薄膜技術(shù)研究（題名和副題名）李堃（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名蘭中文教授電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請(qǐng)專(zhuān)業(yè)學(xué)位級(jí)別碩士專(zhuān)業(yè)名稱材料科學(xué)與工程論文提交日期2010.4論文答辯日期2010.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人2010年月日注1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類(lèi)法UDC》的類(lèi)號(hào)。摘要I摘要MnZn鐵氧體材料具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高的起始磁導(dǎo)率和低

2、的功率損耗等特點(diǎn)，成為目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的一類(lèi)的軟磁材料。因?yàn)榫邆涓叩碾娮杪省⒏叩臋C(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定的化學(xué)性能和高的共振頻率，MnZn鐵氧體材料在高頻領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。鑒于當(dāng)前電子元器件向小型化、集成化、高頻化方向發(fā)展，MnZn鐵氧體薄膜已成為研究重點(diǎn)。根據(jù)上述發(fā)展趨勢(shì)，本論文采用射頻磁控濺射法制備MnZn鐵氧體薄膜，基于薄膜性能表征結(jié)果，對(duì)鍍膜參數(shù)、退火工藝以及緩沖層的影響等進(jìn)行研究。首先，論文從靶材制備工藝著手，研究了MnxZn

3、1xFe2O4（0≤x≤1）配方和燒結(jié)溫度對(duì)靶材物相結(jié)構(gòu)及磁性能的影響。結(jié)果表明：隨著Mn含量的增加，MnxZn1xFe2O4鐵氧體的晶格常數(shù)逐漸增大，起始磁導(dǎo)率降低，矯頑力增大，適量的Mn含量可以提高材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。綜合磁性能與收縮率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用Mn0.5Zn0.5Fe2O4的配方在1300℃下燒結(jié)的靶材具有較優(yōu)性能。接著，采用上述工藝制備的靶材，對(duì)射頻磁控濺射中的氣壓、氣氛、功率、基片溫度和種類(lèi)等工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)

4、果表明：適宜的濺射氣壓（1.4Pa）能夠提高薄膜沉積質(zhì)量，避免制備過(guò)程中氣體原子的散射對(duì)薄膜的影響。濺射功率直接影響入射原子的動(dòng)能，隨功率升高，薄膜厚度單調(diào)增加。當(dāng)功率為140W時(shí)，薄膜具備較優(yōu)的磁性能與微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)基片溫度的研究，在低溫（50℃)下制備了晶化的薄膜。薄膜在不同基片上出現(xiàn)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。在晶化Si基片上，薄膜沿（111）擇優(yōu)取向，而非晶玻璃基片上薄膜的主峰為（311）。在氬氣濺射氣氛中摻入氧氣（5%氧分壓）會(huì)顯著降低薄膜

5、的沉積速率，使薄膜的飽和磁化強(qiáng)度Ms降低。最后，本文研究了不同退火工藝對(duì)薄膜性能的影響。結(jié)果顯示：真空退火能較好的控制退火氣氛，所得薄膜優(yōu)于鐘罩爐中常壓退火的薄膜。薄膜經(jīng)500℃真空退火后飽和磁化強(qiáng)度降低，但矯頑力改善。對(duì)ZnFe2O4鐵氧體緩沖層的研究表明：ZnFe2O4鐵氧體緩沖層能提高M(jìn)nZn鐵氧體薄膜的飽和磁化強(qiáng)度，但對(duì)矯頑力影響不大。當(dāng)緩沖層厚度為40nm時(shí)，MnZn鐵氧體薄膜具有較優(yōu)性能：飽和磁化強(qiáng)度Ms為297kAm，矯頑