[发明专利]一种降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法

权利要求书

1.一种降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，通过如下步骤实现：

步骤1.在基片上制备Fe₃O₄缓冲层薄膜；

步骤2.在Fe₃O₄缓冲层薄膜上溅射尖晶石结构铁氧体薄膜；

步骤3.对尖晶石结构铁氧体薄膜进行退火晶化处理；

其中，所述步骤3.的退火晶化处理条件为：退火环境为空气环境，退火温度为400-500℃，退火时间为0.5-3小时。

2.根据权利要求1所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤1.中的基片是各种取向的单晶Si、GaAs、InP或Al₂O₃基片；制备Fe₃O₄缓冲层薄膜的方法是磁控溅射法、脉冲激光沉积法或分子束外延法；制备的Fe₃O₄缓冲层薄膜厚度为20-100nm。

3.根据权利要求1或2所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤2.中溅射制备尖晶石结构铁氧体薄膜的条件为：靶材为纯度98％以上的尖晶石结构铁氧体氧化物，背底真空小于1×10^-3Pa，溅射工作气体为氩气，气压为1×10^-2Pa-5Pa，基片温度为100-350℃，溅射功率密度为0.01-10W/cm²。

4.根据权利要求3所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤2.中溅射制备的尖晶石结构铁氧体薄膜为CoFe₂O₄尖晶石铁氧体薄膜。

5.根据权利要求2所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤1.中的基片是单晶Si(100)基片；制备Fe₃O₄缓冲层薄膜的方法是磁控溅射法中的直流磁控反应溅射法；具体工艺为：

首先，以直流磁控反应溅射法基片上制备铁氧化物薄膜，工艺条件：背底真空2×10^-6Pa；工作气氛为氩气加氧气，气压1.25×10^-2Pa，其中氧气占10％；溅射功率200W，溅射时间45s；溅射的铁氧化物薄膜厚度为50nm；

其次，在真空中退火形成Fe₃O₄缓冲层薄膜，工艺条件：真空度5×10^-4Pa，退火温度350℃，时间1小时。

6.根据权利要求4所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤2.在Fe₃O₄缓冲层薄膜上溅射CoFe₂O₄尖晶石结构铁氧体薄膜的具体工艺条件：基片温度350℃，背底真空5×10^-4Pa，溅射气氛氩气，气压为1.0Pa，溅射功率120W，对应的功率密度为1.1W/cm²，溅射时间半小时；溅射的CoFe₂O₄薄膜厚度为100nm；所述步骤3.对尖晶石结构铁氧体薄膜进行退火晶化处理的具体条件为：温度500℃，时间3小时。

7.根据权利要求5所述的降低尖晶石铁氧体薄膜材料退火温度的制备方法，其特征在于，所述步骤2.在Fe₃O₄缓冲层薄膜上溅射的尖晶石结构铁氧体薄膜为CoFe₂O₄尖晶石结构铁氧体薄膜，具体工艺条件：基片温度350℃，背底真空5×10^-4Pa，溅射气氛氩气，气压为1.0Pa，溅射功率120W，对应的功率密度为1.1W/cm²，溅射时间半小时；溅射的CoFe₂O₄薄膜厚度为100nm；所述步骤3.对尖晶石结构铁氧体薄膜进行退火晶化处理的具体条件为：温度500℃，时间3小时。