專利名稱：晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法
技術領域：
本發明屬于微波鐵氧體薄膜材料技術領域，特別涉及晶粒c軸垂直膜面取向生長的BaFe12O19鐵氧體(BaM)薄膜及其制備技術。
背景技術：
當前，微波/毫米波信息處理技術的飛速發展迫切要求微波鐵氧體器件能夠工作于毫米波頻段(30GHZ-300GHZ)，而且要求器件平面化、小型化且能夠與半導體有源器件兼容。自從19世紀80年代以來，鐵氧體材料及器件便向著高頻方向發展，釔鐵石榴石鐵氧體(YIG)的廣泛應用曾大大推動了微波技術的發展，通過使用永磁體對YIG提供外磁場，基于YIG的微波鐵氧體器件(環行器、濾波器、移相器等)能夠工作于X波段(8GHz-12GHz)。但若要進一步提高基于YIG的器件的工作頻率，則需要使用體積更為龐大的永磁體，這在實際應用中是不現實的。而且YIG器件中永磁體的存在直接限制了鐵氧體無源器件的平面化、小型化及其與單片微波集成電路的集成化。而六角晶系BaM由于具有高的磁晶各向異性等效場(μ ClHa=L 7Τ)，且能夠在很小的外場甚至零外場下便工作于毫米波段，是一種很有發展前景的毫米波鐵氧體材料。由于鐵氧體器件的工作頻率主要由鐵氧體材料的鐵磁共振頻率決定，而鐵氧體材料的鐵磁共振頻率又強烈的依賴于材料的飽和磁化強度、磁晶各向異性場、退磁場以及外加的穩恒磁場，其依賴關系可以通過基特爾公式描述，
權利要求
1.晶粒C軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，其特征在于，包括下述步驟 步驟I:基板清洗； 步驟2 :濺射制備AlN薄層以高純Al為靶材，將真空室內的氣壓抽至2. O X IO-4Pa后，充入Ar和N2混合氣體，總氣壓為O. 35Pa-0. 5Pa，氬氣和氮氣的壓強比為3:2-2:3 ;在基板上派射一層25nm-100nm厚的AlN薄層； 步驟3 :濺射制備BaM薄膜靶材為具有化學正分比的BaM靶材；將真空室內氣壓抽至2. OX KT4Pa后，充入Ar和O2的混合氣體，總氣壓為I. OPa-1. 6Pa，氬氣和氧氣的壓強比為90:10-99:1 ； 步驟4 :對鍍有AlN薄層的基板進行加熱使其溫度達到250°C -500°C，在鍍有AlN薄層的基板上繼續濺射一層所需厚度的BaM薄膜。
步驟5 :退火升溫速率為1°C /min-6°C /min，退火溫度為760°C _860°C，保溫時間為lh-4h,然后隨爐自然冷卻至室溫。
2.如權利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，其特征在于，所述步驟I為采用超聲波清洗器，將Si基板或者熱氧化的Si基板置入燒杯中先后通過無水乙醇一無水丙酮一無水乙醇各超聲清洗lOmin，將清洗好的基板用氮氣槍吹干待用。
3.如權利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，其特征在于，所述步驟2中，基底溫度為真空室環境溫度，濺射功率為180W-220W。
4.如權利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，其特征在于，所述基板為Si (100)基板。
5.如權利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，其特征在于，所述基板為Si02/Si(100)基板。
全文摘要
晶粒c軸垂直膜面取向生長的鋇鐵氧體薄膜制備方法，屬于微波鐵氧體薄膜材料技術領域。本發明包括下述步驟步驟1基板清洗；步驟2濺射制備AlN薄層；步驟3濺射制備BaM薄膜；步驟4對鍍有AlN薄層的基板進行加熱使其溫度達到250℃-500℃，在鍍有AlN薄層的基板上繼續濺射一層所需厚度的BaM薄膜。步驟5退火。經過本發明工藝步驟制備出的BaM薄膜，晶粒c軸垂直膜面高度取向，薄膜磁晶各向異性場可達15000Oe，實現了BaM薄膜在半導體基板上的高度取向生長，而且所使用的射頻磁控濺射技術能夠很好的與現有的CMOS工藝兼容。
文檔編號C23C14/58GK103255384SQ201310179098
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月15日 優先權日2013年5月15日
發明者孫科, 余忠, 朱光偉, 蔣曉娜, 蘭中文, 許志勇, 李樂中 申請人:電子科技大學