專(zhuān)利名稱(chēng)：晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)的鋇鐵氧體薄膜制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波鐵氧體薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)的BaFe12O19鐵氧體(BaM)薄膜及其制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，微波/毫米波信息處理技術(shù)的飛速發(fā)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(dǎo)體有源器件兼容。自從19世紀(jì)80年代以來(lái)，鐵氧體材料及器件便向著高頻方向發(fā)展，釔鐵石榴石鐵氧體(YIG)的廣泛應(yīng)用曾大大推動(dòng)了微波技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)使用永磁體對(duì)YIG提供外磁場(chǎng)，基于YIG的微波鐵氧體器件(環(huán)行器、濾波器、移相器等)能夠工作于X波段(8GHz-12GHz)。但若要進(jìn)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(shí)際應(yīng)用中是不現(xiàn)實(shí)的。而且YIG器件中永磁體的存在直接限制了鐵氧體無(wú)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(chǎng)(μ ClHa=L 7Τ)，且能夠在很小的外場(chǎng)甚至零外場(chǎng)下便工作于毫米波段，是一種很有發(fā)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(qiáng)烈的依賴(lài)于材料的飽和磁化強(qiáng)度、磁晶各向異性場(chǎng)、退磁場(chǎng)以及外加的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，其依賴(lài)關(guān)系可以通過(guò)基特爾公式描述，
權(quán)利要求
1.晶粒C軸垂直膜面取向生長(zhǎng)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(nèi)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?dú)獾膲簭?qiáng)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(xué)正分比的BaM靶材；將真空室內(nèi)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(qiáng)比為90:10-99:1 ； 步驟4 :對(duì)鍍有AlN薄層的基板進(jìn)行加熱使其溫度達(dá)到250°C -500°C，在鍍有AlN薄層的基板上繼續(xù)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(shí)間為lh-4h,然后隨爐自然冷卻至室溫。
2.如權(quán)利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)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(guò)無(wú)水乙醇一無(wú)水丙酮一無(wú)水乙醇各超聲清洗lOmin，將清洗好的基板用氮?dú)鈽尨蹈纱谩?br> 3.如權(quán)利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)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(huán)境溫度，濺射功率為180W-220W。
4.如權(quán)利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)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(quán)利要求I所述的晶粒c軸垂直膜面取向生長(zhǎng)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(zhǎng)的鋇鐵氧體薄膜制備方法，屬于微波鐵氧體薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)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(duì)鍍有AlN薄層的基板進(jìn)行加熱使其溫度達(dá)到250℃-500℃，在鍍有AlN薄層的基板上繼續(xù)濺射一層所需厚度的BaM薄膜。步驟5退火。經(jīng)過(guò)本發(fā)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(chǎng)可達(dá)15000Oe，實(shí)現(xiàn)了BaM薄膜在半導(dǎo)體基板上的高度取向生長(zhǎng)，而且所使用的射頻磁控濺射技術(shù)能夠很好的與現(xiàn)有的CMOS工藝兼容。
文檔編號(hào)C23C14/58GK103255384SQ201310179098
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者孫科, 余忠, 朱光偉, 蔣曉娜, 蘭中文, 許志勇, 李樂(lè)中 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)