一种对向靶磁控溅射外延铁锡合金薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种对向靶磁控溅射制备外延铁锡合金(Fe

背景技术

在具有特殊对称性的六角结构kagome晶格的磁性材料中可以诱发出诸如阻挫磁结构、非零贝里曲率等物理现象来。这些新奇的物理现象可以给材料带来如反常霍尔效应、拓扑霍尔效应；反常能斯特效应、拓扑能斯特效应等奇特的电子输运特性；还可以引起能带结构的改变，使其能带中出现诸如狄拉克锥、外尔交叉线等结构，从而给材料带来所谓的零质量外尔费米子。而且在kagome晶格中，由于偶极相互作用与单轴磁各向异性竞争的支持，磁性斯格明子、斯格明子磁泡等一些特殊的磁结构也会被诱导出来。具备这些新奇的物理现象，使其在自旋电子学器件中的应用具有光明前景。

2009年，Fe

Fe

发明内容

从工业化生产的角度来讲，需要使用溅射法并利用尽可能简单的靶材来制备外延Fe

具体发明内容如下。

一种对向靶磁控溅射制备的外延Fe

一种对向靶磁控溅射外延Fe

1)采用超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[0001]取向的Al

2)开启对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

3)利用控温系统使基片温度以20-25℃/min的速度升高到350-450℃；

4)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在1.8-2.2Pa，并且稳定5-15分钟；

5)开启溅射电源，在一对Fe

6)打开Fe

7)溅射结束后，关闭Fe

本发明所涉及的外延Fe

为确认本发明最佳的实施方案，我们对本发明所制备的Fe

从本发明中在Al

从本发明中在MgO上制备的83纳米厚的外延Fe

从本发明中在Al

从本发明中在MgO上制备的83纳米厚的外延Fe

本发明测量了不同温度下在Al

本发明测量了室温下在Al

本发明所涉及的对向靶磁控溅射外延Fe

1)目前用于研究的Fe

2)靶材选择简单，本发明采用纯Fe

3)首次发现Fe

4)本发明中涉及的实验条件均经精心调整而定，制备Fe

附图说明

图1给出了在Al

图2给出了在MgO上制备的83纳米厚的Fe

图3给出了在Al

图4给出了在MgO上制备的83纳米厚的Fe

图5给出了在不同温度下，Al

图6给出了在室温下，Al

具体实施方式

根据我们对本发明中所制备的样品进行的结构和性质分析结果，下面将对向靶磁控溅射法制备外延Fe

实施例1：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[0001]取向的Al

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以20℃/min的速度升高到350℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在1.8Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

实施例2：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[0001]取向的Al

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以25℃/min的速度升高到450℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在2.2Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

实施例3：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[0001]取向的Al

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以20℃/min的速度升高到372℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在2.0Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

实施例4：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[111]取向的MgO单晶基片，使用两块纯度为99.99％的Fe

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以20℃/min的速度升高到350℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在1.8Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

实施例5：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[111]取向的MgO单晶基片，使用两块纯度为99.99％的Fe

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以25℃/min的速度升高到450℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在2.2Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

实施例6：

1)采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的超高真空对向靶磁控溅射镀膜机，基底材料为[111]取向的MgO单晶基片，使用两块纯度为99.99％的Fe

2)Fe

2.1)开启DPS-III对向靶磁控溅射设备，先后启动一级机械泵和二级分子泵抽真空，直至溅射室的背底真空度小于等于2.5×10

2.2)利用控温系统使基片温度以20℃/min的速度升高到372℃；

2.3)向真空室通入纯度为99.999％的溅射气体Ar，通过调节超高真空闸板阀的开启程度，将溅射室的真空度保持在2.0Pa，并且稳定5分钟；

2.4)开启溅射电源，在一对Fe

2.5)打开Fe

2.6)溅射结束后，关闭Fe

性能测试说明

对上述实例3在Al

1)图1给出了在Al

2)图2给出了在MgO上制备的83纳米厚的Fe

3)图3给出了在Al

4)图4给出了在MgO上制备的83纳米厚的Fe

5)图5给出了在不同温度下，Al

3.6)图6给出了在室温下，Al

本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。