[发明专利]一种应力诱导提高薄膜应用频率的薄膜制备方法

说明书

一种利用应力诱导提高软磁薄膜应用频率的制备方法，属于薄膜制备技术领域。包括：1)清洗柔性衬底；2)清洗后的柔性衬底放入高真空电子束蒸发系统，柔性衬底弯曲后固定在样品架上；3)抽真空，开始预熔料，电子枪的电流为30～40mA，电压为10kV，时间为4～5min；预熔料结束后，蒸镀速率为0.1～0.7nm/s，在弯曲的柔性衬底上沉积软磁薄膜。本发明制得的软磁薄膜，当柔性衬底由凹形(凸形)变为平整时，会在薄膜中引入张应力(压应力)，与未引入应力相比，由于磁致伸缩效应，软磁薄膜表现出明显的磁各向异性，使得薄膜的应用频率提高至1GHz以上，并同时保持较高的磁导率(μ′_100MHz1000)。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种利用应力诱导提高软磁薄膜应用频率的制备方法。

背景技术

目前，电子信息产业的发展仍是以传统的刚性器件为主，对于刚性电子器件，其加工设备、制作工艺等通过长时间的技术发展，已经趋于完善，生产的器件具有运行速度快、工作精确度高、稳定性强等优点。然而随着人类科技水平的不断发展，对电子器件的功能提出了新的要求，传统的以硅为衬底的刚性电子器件因为力学性能的局限性，在很多方面的应用尤其是新兴的柔性消费电子器件无法满足人类的需求。与刚性衬底上的电子器件相比，在柔性衬底上制造的电子器件由于其机械柔性、增强的耐用性和重量轻而被广泛认为具有巨大的应用潜力，并且在柔性材料上加工和集成的新一代电子器件，能够实现滤波、数字存储、传感等功能，是当前信息时代的重要保障。同时柔性材料具有独特的力学和光学特性，具有灵活、可拉伸、可弯曲的优势，因此柔性器件包括智能显示屏、可穿戴电子器件、柔性传感器、仿生机器人等必将使人们的生活发生革命式的变化。

柔性器件的稳定快速发展依赖于柔性衬底上的高性能材料。对于磁性材料，应用频率和磁导率与柔性器件的可靠性息息相关。若磁性薄膜以传统方法沉积在柔性衬底上，应用频率低于1GHz，限制了柔性器件在高频范围内的应用。目前针对在柔性衬底上沉积的软磁薄膜，C.A.Grimes(C.A.Grimes.Sputter deposition of magnetic thin films ontoplastic:The effect of undercoat and spacer layer composition on the magneticproperties of multilayer permalloy thin films[J].IEEE transactions onmagnetics,1995,31.6:4109-4111.)将NiFe薄膜沉积在平整的聚酯塑料柔性衬底上，研究了柔性衬底与薄膜之间不同隔层对薄膜性能的影响，所得薄膜磁导率范围为400～2500，应用频率为100MHz左右。Z.W.Liu(Z.W.Liu,D.C.Zeng,R.V.Ramanujan,et al.Rigid andflexible Fe–Zr–N magnetic thin films for microwave absorber[J].Journal ofApplied Physics,2010,107.9:09A505.)在柔性衬底上沉积FeZrN薄膜，薄膜的各向异性由外加磁场诱导，研究表明，柔性薄膜应用频率大于2GHz，磁导率200。基于上述，目前在柔性衬底上沉积的软磁薄膜无法兼顾高磁导率和高应用频率的特性。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种应力诱导提高薄膜应用频率的薄膜制备方法。本发明基于高真空电子束蒸发系统，利用应力对M_s取向的影响，调控薄膜的各向异性，进而调控薄膜的应用频率，得到了兼顾高应用频率、高磁导率和优异软磁性能的薄膜。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应力诱导提高薄膜应用频率的薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、清洗柔性衬底，晾干备用；

步骤2、将清洗后的柔性衬底放入高真空电子束蒸发系统，柔性衬底弯曲后固定在样品架上，弯曲后的柔性衬底形成的半圆形的半径为R；