[发明专利]一种梯度多层磁性电磁波吸收薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域。以梯度多层磁性颗粒膜材料体系为基础，采用磁性氧化物替代非磁性材料，提高饱和磁化强度以及复磁导率；逐层降低铁磁性材料含量，实现薄膜阻抗与空气阻抗的匹配；以磁性氧化物层作为隔离层，形成磁谱多共振峰。本发明涉及的梯度多层磁性电磁波吸收薄膜，为磁性颗粒膜层和隔离层组成的梯度n层复合薄膜，隔离层为磁性氧化物膜层，其物质组成通式为：衬底/M_a1‑D_b1‑I_{(1‑a1‑b1)}/I₁/M_a2‑D_b2‑I_{(1‑a2‑b2)}/I₂/……/M_an‑D_bn‑I_{(1‑an‑bn)}/I_n；其中：14％≤a_i+b_i≤99％，a_i：14～99％，b_i：0～30％，且a₁＞a₂＞……＞a_n；n不小于3。该薄膜吸收强、频带宽、与空气阻抗匹配的特点，适用于电磁防护技术领域，特别适用于雷达低频波段的新型吸收材料以及电子器件的电磁兼容防护材料。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及电磁波吸收材料设计与制备技术，特别涉及磁性金属-磁性氧化物/磁性氧化物梯度多层磁性电磁波吸收薄膜及其制备方法。

背景技术

传统的电磁波吸收材料比如羰基铁粉、铁氧体等粉体受制于Snoek极限，磁导率很难进一步提高，在雷达低频波段(0.5GHz～4GHz)吸收效果普遍较差。

磁性颗粒膜具有高饱和磁化强度及强形状各向异性，其微波频段的磁导率和磁损耗可比磁性金属微米颗粒吸收剂高1～2个数量级。目前国内外公开了大量的磁性颗粒膜及其制备方法，材料体系主要集中在磁性金属氧化物、磁性金属氮化物、磁性金属材料-非磁性材料、[磁性金属材料/非磁性材料]n、[磁性金属材料氧化物或氮化物/非磁性材料]n，采取磁控共溅射法或交替溅射法制备。该类磁性颗粒膜属于匀质材料，具有较高的复磁导率，但其体积电阻率ρ通常只有10^-1～1mΩ·cm数量级，趋肤深度较小，电磁波难以有效地进入磁性颗粒膜内部。

CN 101206945A公开了一种采用多靶共溅射技术制备的成分梯度的多组分高频铁磁薄膜材料，为单层薄膜，包括Fe、Co、Ni铁磁性金属单质及合金，和Hf、Zr、Al、Si、B、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、AlN、NbN、FeB、Fe₃C、SiC、CoP等掺杂物，具有良好的面内单轴各向异性，但未涉及与空气阻抗的匹配特性。

F.F.Yang等(J.Appl.Phys.,111(2012)113909)采用共溅射磁性金属与非磁性介质材料，制备了FeCoB-SiO₂成分梯度磁性颗粒膜。该薄膜铁磁性材料体积含量逐层降低，实现薄膜体积电阻率由基层向面层逐渐增大，满足了薄膜与空气阻抗的匹配。

CN 101285170B介绍了一种宽频带吸收磁性多层膜的制备方法，薄膜采用掺杂倾斜溅射法，是由不同自然共振频率的Co、Fe等磁性材料层以及30-50nm厚的Zr、Nb、Hf等非磁性材料隔离层交替排列而成，各层磁性材料成分不变，体积电阻率相同且较低，不能实现电磁波吸收材料与空气阻抗匹配。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种强吸收、宽频带、与空气阻抗匹配的磁性金属-磁性氧化物/磁性氧化物梯度多层磁性电磁波吸收薄膜及其制备方法。