[发明专利]一种制备具有室温交换偏置效应锰铋合金薄膜的方法

说明书

本发明属于锰铋合金薄膜制备技术领域，具体涉及一种制备具有室温交换偏置效应锰铋合金薄膜的方法。该制备方法是用高纯度工作气体同时轰击高纯度锰靶和铋靶，在基片上共沉积锰铋，将磁控溅射镀膜后的基片进行退火处理，得到具有室温交换偏置效应的锰铋合金薄膜。通过对磁控溅射镀膜和退火条件的选择，锰铋合金薄膜在室温下的交换偏置场最高可达1032Oe。

技术领域

本发明属于锰铋合金薄膜制备技术领域，具体涉及一种磁控溅射制备具有室温交换偏置效应锰铋合金薄膜的方法。

背景技术

具有铁磁/反铁磁界面的材料体系在外磁场作用下从高于反铁磁奈尔温度而又低于铁磁居里温度的中间温度开始冷却到奈尔温度以下时，材料的磁滞回线将沿磁场方向偏离原点，这一现象称为交换偏置效应。此效应能很好的克服磁记录材料中超顺磁性的限制及自旋钉扎作用，促进信息器件微型化发展，可应用于家电、汽车、能源、航空航天等领域材料的微型器件中。

交换偏置效应的大小可用偏离量的大小表示，并被称为交换偏置场(H_E)。交换偏置场定义是：H_E＝(H_C1+H_C2)/2，其中，H_C1和H_C2分别是磁滞回线与磁场强度坐标的左面和右面交点处的磁场强度。

由于反铁磁部分的各向异性随着温度升高而减小，造成对铁磁颗粒钉扎能力的下降，直至消失，所以交换偏置场会随着温度的升高而不断减小，并在某一温度消失，该温度称为交换偏置效应的截止温度。目前大多数具有交换偏置效应的材料的截至温度一般都低于室温。但是存储器件大多是在室温下使用。因此交换偏置效应的主要研究方向就是怎样获得室温下大的交换偏置场。

在众多的磁性材料中，锰铋合金具有很多不寻常的磁特性，如永磁性、磁热特性、磁光特性、磁致伸缩效应等。尤其是作为不包含贵金属和稀土元素的新型永磁材料，因此关于锰铋合金的磁学性能一直是研究热点。现有技术制备的锰铋合金在室温下不具有交换偏置场或交换偏置场较小，只有100Oe左右，不能满足使用。申请人在研究锰铋合金的制备过程中未发现使用磁控溅射制备锰铋合金薄膜的方法。鉴于上述锰铋合金室温下没有交换偏置场或室温交换偏置场较小的问题，寻找一种制备具有室温交换偏置效应锰铋合金的方法具有非常重要的意义。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中锰铋合金室温下没有交换偏置场或室温交换偏置场较小的问题，从而提供一种制备具有室温交换偏置效应锰铋合金薄膜的方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提供了一种制备具有室温交换偏置效应锰铋合金薄膜的方法，包括如下步骤：

磁控溅射镀膜步骤：用高纯度工作气体同时轰击高纯度锰靶和铋靶，在基片上共沉积锰铋；

退火步骤：将磁控溅射镀膜后的基片进行退火，得到锰铋合金薄膜。

所述磁控溅射镀膜步骤中，本底真空为4.0×10^-5-9.9×10^-5Pa。

所述磁控溅射镀膜步骤中，溅射压强为1.0-2.9Pa。

所述磁控溅射镀膜步骤中，锰的溅射功率为10-40W，铋的溅射功率为8-12W。

所述磁控溅射镀膜步骤中，溅射时间为1200-3600s。

所述磁控溅射镀膜步骤中，锰靶基距为4-6cm，铋靶基距为4-6cm。

所述退火步骤中，退火本底真空为1×10^-4-2×10^-4Pa。

所述退火步骤中，退火温度为360-390℃。

所述退火步骤中，退火时间为2-4h。