M型钡铁氧体薄膜制备工艺研究

作     者：朱光伟 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余忠

授予年度：2013年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：BaM薄膜 射频磁控溅射 c轴取向生长 AlN缓冲层 

摘      要：M型六角钡铁氧体（BaM）薄膜因其具有高的磁晶各向异性场、高的剩磁、良好的化学稳定性及机械强度等特点，能够满足微波/毫米波铁氧体器件及高密度垂直磁记录的应用需求，它的单轴磁晶各向异性等效场高达17kOe，这种强的单轴磁晶各向异性等效场使BaM薄膜能够在不需要外加恒磁场的情况下即能工作于毫米波段，这具有很重要的研究意义。本文采用射频磁控溅射法对BaM薄膜的生长工艺进行研究，以期制备出具有高度c轴垂直膜面取向生长的BaM薄膜。 采用射频磁控溅射法制备BaM薄膜，通过X射线衍射、振动样品磁强计以及场发射扫描电镜等测试手段对薄膜性能进行表征，探索了制备BaM薄膜的溅射工艺参数及退火工艺参数;研究了在Si(100)基底上制备的BaM薄膜的薄膜厚度对薄膜取向生长及磁性能的影响;最后，通过在不同类型的基底上及不同类型的缓冲层上制备BaM薄膜，探索了BaM薄膜取向生长及磁性能的变化，制备出了c轴垂直膜面高度取向生长的BaM薄膜。 研究结果表明：溅射功率为110W，溅射气压为1.1Pa，基底温度为300℃，退火温度为800℃时，所制备的BaM薄膜具有最佳性能;薄膜厚度的增加会使生长在Si(100)基底上的BaM薄膜的晶粒c轴取向生长逐渐变差，当BaM薄膜厚度增加到一定程度时，薄膜表现为晶粒c轴随机取向;AlN缓冲层能够有效改善BaM薄膜的c轴垂直膜面取向生长，以Si(100)为基底、AlN或AlN/SiO2为缓冲层的BaM薄膜在300nm的厚度下仍然表现出了较高的磁晶各向异性（磁晶各向异性等效场约为15000Oe），性能比在蓝宝石基底上制备的BaM薄膜还要优异。相对于蓝宝石基底，AlN缓冲层更容易制备、成本更低廉，而且与半导体工艺兼容，这对于BaM薄膜应用于单片微波集成电路具有重要意义。