[发明专利]一种高性能NiZn铁氧体薄膜的制备方法

说明书

一种高性能NiZn铁氧体薄膜的制备方法，属于薄膜制备技术领域。包括：1)将亚硝酸钠、乙酸钠加入去离子水中，搅拌混合均匀，得到氧化反应液；2)将氯化亚铁、氯化镍、氯化锌、氯化钴加入去离子水中，搅拌混合均匀，得到还原反应液；3)将干净的基板放置于旋转喷涂设备的加热板中央，调节基板温度、旋转速度、氧化反应液和还原反应液的供应速率、超声雾化功率，沉积薄膜。本发明通过减少主配方中Fe含量并引入Co，降低了薄膜面内磁各向异性，提高NiZn铁氧体薄膜起始磁导率的同时还兼具高的截止频率和饱和磁化强度，为磁性薄膜应用于片上系统的电感器和高频开关电源提供了有效方法。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种高性能NiZn铁氧体薄膜的低温制备方法。

背景技术

近年来，电子信息产品往高频化、小型化、集成化方面快速发展，特别是随着半导体工艺地不断进步，电子电路的集成度也日益提升。作为无源器件的电阻器和电容器已经能够进行薄膜化，从而在电子系统中集成应用。然而，作为三大无源器件之一的电感器，却因为传统磁性材料庞大的体积和质量，限制了其在电路系统中的集成化发展。因此，高性能软磁薄膜的发展需求变得日益迫切。NiZn铁氧体薄膜具有高电阻率、高居里温度、优良的机械耐磨性及稳定的化学性能等优点，是在高频磁性器件中广泛应用的软磁薄膜。

考虑到高频磁性器件的应用需求，NiZn铁氧体薄膜通常需要高磁导率和高截止频率，前者是磁性器件具有良好性能的前提，后者决定了磁性器件的工作频率。然而，一般情况下高磁导率和高截止频率很难同时兼顾，这也是制约NiZn铁氧体薄膜应用的因素之一。

目前，制备NiZn铁氧体薄膜的方法主要有磁控溅射法、激光脉冲沉积法、溶胶-凝胶法等，这些方法通常需要高温热处理(800℃以上)，而硅基集成电路基板的最大承受温度一般不超过400℃，因此这些薄膜制备技术不能与半导体工艺兼容。旋转喷涂法作为一种低温沉积薄膜技术，不仅具有工艺简单、沉积速度较快等优点，更重要的是其反应所需要的加热温度不超过150℃(实际成膜温度低于100℃)，整个工艺流程能与硅基集成电路的半导体工艺相兼容，受到了科研人员的广泛关注。Matsushita N等人(Matsushita N,Chong C P,Mizutani T,et al.Ni–Zn ferrite films with high permeability(μ′＝～30,μ″＝～30)at 1GHz prepared at90℃[J].Journal of Applied Physics,2002,91(10):7376-7378.)通过旋转喷涂法在90℃的玻璃基板上制备了主配方为Ni_0.21Zn_0.19Fe_2.60O₄的NiZn铁氧体薄膜，得到的薄膜的截止频率f_r高达1.2GHz，而起始磁导率μ′最大仅为42。中国专利CN109852929A公开了一种NiZn铁氧体薄膜的制备方法，其先采用旋转喷涂法在玻璃基片上制备NiZn铁氧体种子层，再采用射频磁控溅射法在种子层上沉积NiZn铁氧体薄膜，最终得到的NiZn铁氧体薄膜具有起始磁导率μ′≥200和截止频率f_r≥1.85GHz的优异性能。但是，该方法工艺复杂，反应时间长，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种高性能NiZn铁氧体薄膜的制备方法，该方法得到的NiZn铁氧体薄膜兼具低矫顽力、高磁导率和高截止频率特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高性能NiZn铁氧体薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、配制氧化反应液和还原反应液：

1.1将亚硝酸钠、乙酸钠加入去离子水中，搅拌混合均匀，得到氧化反应液，氧化反应液中，亚硝酸钠的浓度为0.1g/L～0.2g/L，乙酸钠的浓度为1.3g/L～1.5g/L；