本發(fā)明涉及磁性材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種寬頻帶吸波多層薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著軍事、通信及it行業(yè)的發(fā)展，電子器件需要集成更多微小元件，做到微型化的同時還需要滿足在高頻的應(yīng)用。在電子器件高集成化、高頻化發(fā)展中，寬頻帶的電磁信號充斥了整個空間，電磁環(huán)境變得更為復(fù)雜，設(shè)備之間的傳導(dǎo)干擾，電磁輻射干擾引發(fā)了一系列的電磁兼容和設(shè)備可靠性問題亟待解決。

高頻磁性薄膜在高頻具有非常優(yōu)異的電磁損耗效果，且其薄、輕的特點使其在高集成化、小型化的電子器件中具有良好的應(yīng)用前景，其吸收機制為磁矩的自然共振。為了實現(xiàn)在較寬頻帶對電磁波的吸收，則需拓寬薄膜的共振頻帶，在[lzhang,mli,x.wang,etal.studyofmagneticpropertiesofferromagneticmicrostructuredmultilayerfilms[j].ieeemagneticsletters2016,(99):1-1.]文中公開了一種feni/sio2/fecosib條紋多層薄膜，該吸波制備于si襯底上，由下至上為feni連續(xù)薄膜、sio2連續(xù)薄膜和fecosib條紋薄膜，該薄膜的共振峰呈現(xiàn)明顯的雙峰，雙峰為feni薄膜與fecosib條紋薄膜的共振峰的組合，即實現(xiàn)拓寬薄膜共振峰的效果；但是，在其制備過程中需要用到feni靶材，fecosib靶材，sio2靶材，制備成本較高，在制備過程中還需在sio2薄膜制備好后將樣品取出進(jìn)行光刻，然后再次進(jìn)行fecosib條紋薄膜的濺射制備，制備工藝復(fù)雜。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中，寬頻帶吸波多層薄膜存在制作成本高、工藝復(fù)雜等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種制作成本低、工藝簡單的寬頻帶吸波多層薄膜及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種寬頻帶吸波多層薄膜，該多層薄膜為制備于襯底上的多層薄膜，由單元結(jié)構(gòu)周期性排列而成，單元結(jié)構(gòu)間的間距為1um～10um，單元結(jié)構(gòu)由n個寬度為1μm～30μm的雙層條形薄膜堆疊而成，n≥1，雙層條形薄膜由下至上為磁性薄膜，隔離層薄膜；各雙層條形薄膜的磁性層為同一fe基材料，厚度均大于20nm，且厚度各不相同；各雙層條形薄膜的隔離層材料為sio2，cu或al2o3非磁性材料，厚度相同且大于6nm。

寬頻帶吸波多層薄膜的制備方法包括如下步驟：

步驟1、將襯底清洗干凈，吹干后在襯底表面進(jìn)行光刻，形成組合膠膜；該膠膜由均勻的條形膠膜組合而成的，各條形膠膜寬度為1μm～10μm，厚度為0.5μm～1.5μm，各條形膠膜的間距寬度為1μm～30μm，條形膠膜的數(shù)量大于等于2；

步驟2、將光刻后的襯底置于磁控濺射腔體內(nèi)的樣品載臺上固定，采用直流磁控濺射法濺射一層fe基磁性薄膜，濺射時沿條形膠膜長軸方向外加200oe-2000oe的靜態(tài)磁場，然后采用射頻磁控濺射法濺射一層厚度大于6nm的隔離層；

步驟3、重復(fù)步驟2的濺射方法反復(fù)濺射n次，得到鍍膜后的樣品；其中，fe基薄膜厚度均大于20nm，且厚度各不相同；

步驟4、將鍍膜后的樣品置于丙酮溶液中進(jìn)行超聲清洗將膠膜剝離，最終制得寬頻帶吸波多層薄膜。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明僅使用一種磁性fe基材料，節(jié)約了靶材成本，光刻工藝直接在襯底上進(jìn)行，且光刻后的樣品在磁控濺射腔體內(nèi)只需交替濺射即可完成各層薄膜的制備，寬頻帶吸波多層薄膜制備工藝簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的薄膜沿多層薄膜單元短軸方向的截面示意圖；

圖2是實施例1的磁導(dǎo)率測試圖；

圖3為不同的樣品的磁導(dǎo)率虛部對比圖。

具體實施方式

實施例1：

寬頻帶吸波多層薄膜制備于5mm×15mm的si(111)襯底上，薄膜由單元結(jié)構(gòu)周期性排列而成，單元結(jié)構(gòu)由2個寬度為6.5μm的雙層條形薄膜堆疊而成，單元結(jié)構(gòu)間的間距為3.5μm，雙層條形薄膜由下至上為fe66co17si1b16磁性薄膜，隔離層sio2薄膜；由下至上第一層fe66co17si1b16磁性薄膜厚度為40nm，第二層fecosib磁性薄膜厚度為65nm，隔離層sio2薄膜的厚度均為10nm。

上述寬頻帶吸波多層薄膜的制備方法包括如下步驟：

步驟1、將尺寸為5mm×15mm的si(111)基片通過丙酮超聲清洗5分鐘，經(jīng)過無水乙醇超聲清洗5分鐘，再用去離子水沖洗5次，將洗好的si基片用壓縮空氣吹去表面的去離子水后進(jìn)行光刻，在襯底表面得到組合膠膜。該膠膜由均勻的條形膠膜組合而成的，各條形膠膜寬度為3.5μm，間距為6.5μm，厚度為1.0μm；

步驟2、將經(jīng)過光刻后的襯底置于磁控濺射腔體中，濺射靶材為fe66co17si1b16，濺射背景真空為5×10^-5pa，通入純度大于等于99.99％的氬氣使濺射氣壓為0.15pa，使用直流磁控濺射，濺射時沿條形膠膜長軸方向外加1000oe的靜態(tài)磁場，設(shè)定濺射功率為60w，濺射速率為6.20納米/分鐘，濺射6分45秒，得到具有厚度為40nm的fe66co17si1b16磁性薄膜底層；再使用射頻磁控濺射，濺射靶材為sio2，設(shè)定濺射功率為30w，濺射20分鐘，得到厚度為10nm的絕緣層sio2薄膜；

步驟3、重復(fù)前述fe66co17si1b16薄膜制備工藝再濺射一層fe66co17si1b16薄膜，濺射時間為濺射時間調(diào)整為17分48秒，得到厚度為110nm的fe66co17si1b16薄膜，然后重復(fù)sio2濺射工藝，再濺射一層厚度為10nm的絕緣層sio2薄膜；

步驟4、將濺射完的樣品放入丙酮中進(jìn)行超聲清洗，將膠膜剝離，再用酒精沖洗吹干后得到目標(biāo)多層薄膜。

本發(fā)明還制備了其他不同厚度的樣品，各樣品與實施例1的區(qū)別僅在于單元結(jié)構(gòu)中的雙層條形薄膜中由下至上第二層fecosib磁性薄膜厚度為55nm、60nm和90nm。

經(jīng)過短路微帶線法測試上述實施例1中制得的薄膜材料得到如圖2所示的磁導(dǎo)率虛部測試圖。所有樣品的磁導(dǎo)率虛部測試對比如圖3所示，所有共振峰在4.8ghz左右都有一個饅頭峰一樣的凸起，而不是平滑的過度到主峰上。實施例1中，實部可以明顯觀察到雙峰存在，各樣品實現(xiàn)了薄膜寬帶的效果，本發(fā)明提供的寬頻帶吸波多層薄膜僅使用一種磁性fe基材料，節(jié)約了靶材成本，光刻工藝直接在襯底上進(jìn)行，且光刻后的樣品在磁控濺射腔體內(nèi)無需更換靶材，只需交替濺射即可完成各層薄膜的制備，寬頻帶吸波多層薄膜制備工藝簡單。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及磁性材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種寬頻帶吸波多層薄膜及其制備方法。本發(fā)明僅使用一種磁性Fe基材料，在襯底上進(jìn)行光刻，且光刻后的樣品在磁控濺射腔體內(nèi)只需交替濺射即可完成各層薄膜的制備，寬頻帶吸波多層薄膜制備工藝簡單，成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：張麗;劉曜銘;李夢;張敏;鄭菡雨;陸海鵬;謝建良;鄧龍江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.13
技術(shù)公布日：2017.11.10