钇铁石榴石铁氧体 (YIG) 是一种在室温中广泛应用的亚铁磁性材料, 由于其铁磁共振线宽窄、电阻率高、高频损耗小以及具有较高的法拉第旋光效率和较低的传播损耗, 是一种具有潜在应用价值的磁性材料, 不仅应用于现代电子工业及信息产业的微波器件中,如环形器、隔离器等,而且在非互易波导器件、集成光学器件和磁光记忆领域都拥有巨大的应用前景, 因此被广泛研究.
陕西某实验室采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 射频磁控溅射沉积方法在 SrTiO3基片上制备 YIG 薄膜, 研究不同溅射参数对薄膜表面形貌、微观结构和磁性能的影响.
伯东 KRI 射频离子源 RFICP220 技术参数:
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离子源型号 |
RFICP220 |
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Discharge |
RFICP 射频 |
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离子束流 |
>800 mA |
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离子动能 |
100-1200 V |
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栅极直径 |
20 cm Φ |
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离子束 |
聚焦, 平行, 散射 |
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流量 |
10-40 sccm |
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通气 |
Ar, Kr, Xe, O2, N2, H2, 其他 |
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典型压力 |
< 0.5m Torr |
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长度 |
30 cm |
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直径 |
41 cm |
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中和器 |
LFN 2000 |
* 可选: 灯丝中和器; 可变长度的增量
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射频磁控溅射法是制备磁性薄膜好为常用的方法之一, 其优点是沉积温度低,可以获得均匀致密、大面积的薄膜,沉积过程中通过调节溅射功率、溅射气压、氧氩比和溅射时间等参数,从而改变薄膜厚度、晶粒尺寸, 得到高性能的薄膜材料.
结果表明:
在其他溅射参数不变的情况下, 薄膜的厚度随溅射时间成正比增长; 在衬底温度为500℃、溅射气压为1 Pa时, YIG 薄膜表面较致密, 晶粒大小均匀; 沉积薄膜的化学组分受氧分压的影响较大, 与靶材成分相比有一定偏差. 溅射气体为纯氩气时, YIG 薄膜的化学组分与靶材化学计量比接近, 制备的YIG薄膜中存在一定量的 Fe2+ 和氧空位; 当退火温度为 750℃ 时, 在氧气中热处理 40 min, 形成纯的 YIG 相,饱和磁化强度为134emu/cm3.
KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.
因此, 该研究项目才采用 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 辅助溅射沉积工艺.
伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.
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