專利名稱：一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜制備領(lǐng)域，具體地說是一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電弧離子鍍(AIP)技術(shù)源于19世紀(jì)中后期Edison發(fā)現(xiàn)的電弧沉積涂層現(xiàn)象，真空系統(tǒng)通入氬氣至IlO-1Pa時(shí)，使用在引弧電極與陰極之間加上一觸發(fā)電脈沖或者使兩者相短路的引弧方法，在蒸鍍材料制成的陰極與真空室形成的陽極之間引發(fā)弧光放電并產(chǎn)生高密度的金屬蒸氣等離子體。由于電子快速飛離陰極區(qū)，使陰極靶材附近的正電荷密度增力口。弧斑處于穩(wěn)定刻蝕階段，當(dāng)正離子形成的電場(chǎng)強(qiáng)度增加到臨界值后，不斷促進(jìn)了陰極電子的發(fā)射，使電流的歐姆加熱效應(yīng)增加，進(jìn)一步提高了靶材蒸發(fā)離化率；同時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)為轟擊陰極的正離子提供了足以加熱陰極的轟擊能，使陰極弧斑局部迅速高溫蒸發(fā)離化。靶材金屬正離子在負(fù)偏壓電場(chǎng)的加速作用下，沉積到基體表面成膜。電弧離子鍍由于其結(jié)構(gòu)簡單，可鍍材料廣，沉積速率快(0.f50ym/min)，鍍層均勻致密、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)八十年代就廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，近年來又獲得快速發(fā)展。磁性材料，是古老而又用途廣泛的功能材料，早在3000年以前就被人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。現(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，這其中就包括磁性功能薄膜材料。磁性功能薄膜由于具有高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、磁屏蔽功能、高速記憶等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制造計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，光通信中的磁光調(diào)制器、光隔離器和光環(huán)行器等，也用作磁記錄薄膜介質(zhì)和薄膜磁頭，以及磁光記錄盤等。可以說，磁性薄膜與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國防、國民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。電弧離子鍍沉積薄膜過程中，靶材上的弧斑在沒有外加磁場(chǎng)條件下在陰極表面作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)；在垂直于陰極表面的 軸向磁場(chǎng)分量作用下，弧斑隨機(jī)運(yùn)動(dòng)速度加快；弧斑在平行于陰極表面的橫向磁場(chǎng)分量作用下，沿洛倫茲力的反方向運(yùn)動(dòng)，即呈逆安培力的反向運(yùn)動(dòng)(Retrograde motion),也就是運(yùn)動(dòng)方向和電流力的方向相反(_I XB)。因此,需要通過控制陰極靶材表面磁場(chǎng)分布來影響陰極前方空間正離子分布，進(jìn)而間接改變陰極靶材的刻蝕。但是，如圖1所示，在居里溫度以下、真空環(huán)境3中使用鐵磁性金屬作為靶材時(shí)，鐵磁性材料靶材2在永磁鐵I作用下，由外加磁場(chǎng)產(chǎn)生的大部分磁通量會(huì)通過靶材內(nèi)部磁路閉環(huán)短路流通，干擾了鐵磁性材料陰極靶材表面磁場(chǎng)分布(甚至產(chǎn)生磁屏蔽)，鐵磁性靶材總是不能穩(wěn)定刻蝕，出現(xiàn)跑弧及斷弧現(xiàn)象。因此，如何利用鐵磁性金屬作為電弧離子鍍靶材沉積磁性薄膜成為本行業(yè)的瓶頸問題。國內(nèi)外同行為解決此問題也做過一些探索。如在鐵磁性靶表面增加溝槽(增加漏磁)，克服磁性靶材的磁屏蔽問題和侵蝕后磁場(chǎng)分布不均問題，實(shí)現(xiàn)鐵磁性靶材均勻刻蝕的目的，提高了靶材利用率。也有學(xué)者通過在靶面或基體間附加耦合磁場(chǎng)，使更多磁力線穿過靶面，從而達(dá)到改變靶面磁力線分布目的，進(jìn)而控制鐵磁性靶材上弧斑的刻蝕軌跡。然而，這些解決方案亦有不足之處:或降低了靶材使用壽命；或附加了額外結(jié)構(gòu)或功能單元，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，不利于工業(yè)應(yīng)用推廣。孫超等人的專利“一種電弧離子鍍鐵磁性復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材及其應(yīng)用”(申請(qǐng)?zhí)?201110288867.8)中提出鐵磁性靶材外圍附加軟磁性靶殼的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，利用外磁場(chǎng)突破磁性靶材的屏蔽干擾，達(dá)到約束起始引弧弧斑于靶面刻蝕的目的。該專利較好地解決了電弧離子鍍磁性靶材的使用問題，但偶爾還會(huì)出現(xiàn)起始弧斑“跑弧”的問題，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、高使用效率的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，解決鐵磁性靶材難以應(yīng)用的問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，解決了為改變靶面磁力線分布，在沉積系統(tǒng)中附加耦合磁場(chǎng)所帶來的設(shè)備操作復(fù)雜及成本增加問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材為靶殼及磁性材料靶材構(gòu)成，靶殼緊固于磁性材料靶材外圍；其中，靶殼選用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料靶殼，靶殼上附加相同溫度時(shí)飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額均低于磁性材料靶材的金屬環(huán)或陶瓷相材料層所形成的環(huán)狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，靶殼采用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料、附加飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額普遍低于相同溫度時(shí)的鐵磁性材料的T1、Mo、Nb或Pb等金屬祀殼。所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，靶殼上附加的金屬環(huán)緊固于革巴殼外圍。所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，靶殼采用高磁導(dǎo)率的軟磁性金屬環(huán)，高磁導(dǎo)率的軟磁性金屬環(huán)采用工業(yè)純Fe或坡莫合金等可加工的軟磁性材料。所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，靶殼上附加的陶瓷相材料層通過氣相沉積、噴涂或者真空熱壓方法固定于高磁導(dǎo)率的軟磁性金屬環(huán)在與靶面平行方向的面上。所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，低飽和蒸氣壓的金屬環(huán)及軟磁性金屬環(huán)的內(nèi)徑大于磁性材料祀材的外徑，低飽和蒸氣壓的金屬環(huán)及軟磁性金屬環(huán)與磁性材料靶材通過螺紋或者螺栓連接固定。一種利用所述復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材在電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的應(yīng)用，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材用于沉積磁性材料涂層時(shí)，高磁導(dǎo)率的軟磁材料用于改善引弧起始階段磁性靶材的磁短路，而低飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層用于避免低于磁性靶材的居里溫度時(shí)出現(xiàn)的“跑弧”。本發(fā)明的技術(shù)原理:本發(fā)明采用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料結(jié)合低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層形成復(fù)合靶殼后，再與鐵磁性靶材復(fù)合。即能夠改善陰極靶材表面磁場(chǎng)分布，使外磁場(chǎng)突破 磁性靶材的磁屏蔽干擾(如圖2所示)，約束起始引弧弧斑在靶面刻蝕，同時(shí)避免了弧斑偶爾刻蝕軟磁材料而污染涂層。待鐵磁性靶材突破其居里溫度時(shí)，靶材內(nèi)部短路流通的外磁場(chǎng)磁力線將穿出磁性靶表面，控制弧斑運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明根據(jù)鐵磁性靶材磁性物理特點(diǎn)，突破性地利用了鐵磁性材料在居里溫度時(shí)的鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判蕴攸c(diǎn)。當(dāng)弧斑刻蝕過程中的自加熱效應(yīng)使磁性靶材突破居里點(diǎn)溫度時(shí)，即完成了鐵磁性向順磁性轉(zhuǎn)變，靶材短路流通的外磁場(chǎng)磁力線將穿出磁性靶表面，使靶材表面磁場(chǎng)位形獲得重新分布和可控(如圖3所示)，進(jìn)而可以控制弧斑的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)了磁性靶材穩(wěn)定均勻刻蝕。因此，如何將起始引弧弧斑約束在靶面刻蝕，并利用自加熱效應(yīng)突破磁屏蔽限制，使鐵磁性靶材快速達(dá)到居里溫度使用，是解決磁性涂層穩(wěn)定沉積的關(guān)鍵。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:1、本發(fā)明提出一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，突破了傳統(tǒng)對(duì)靶表面加工溝槽和系統(tǒng)附加耦合磁場(chǎng)的技術(shù)沉積磁性涂層的思維限制，克服了已有技術(shù)的缺點(diǎn)。2、本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材裝置制作簡單，成本低廉，可以為實(shí)現(xiàn)沉積不同功能要求的磁性薄膜提供了思路，拓展了電弧離子鍍的應(yīng)用范圍。3、本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材思路適用于各種尺寸的靶材，不需要對(duì)靶材表面再加工，大大提高了靶材利用率。4、本發(fā)明的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)利用電弧離子鍍自加熱的特點(diǎn)來突破居里溫度，無需附加熱源及其它裝置，最大限度地減小對(duì)薄膜沉積的影響，實(shí)現(xiàn)了快速制備不同功能的磁性薄膜，使得電弧離子鍍沉積磁性材料涂層工業(yè)化成為可能。5、本發(fā)明提出一種裝置制作簡單、成本低廉的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，拓展了電弧離子鍍的應(yīng)用范圍。


圖1為居里溫度以下時(shí)，鐵磁性靶材在永磁鐵作用下磁場(chǎng)分布的ANSYS有限元模擬結(jié)果。其中，a圖為磁力線分布圖，b圖為磁通密度矢量圖，c圖為b圖標(biāo)識(shí)區(qū)域靶材表面局部放大圖。圖2為居里溫度以下時(shí)，本發(fā)明的鐵磁性復(fù)合靶材在永磁鐵作用下磁場(chǎng)分布的ANSYS有限元模擬結(jié)果。其中，a圖為磁力線分布圖，b圖為磁通密度矢量圖，c圖為b圖標(biāo)識(shí)區(qū)域靶材表面局部放大圖。圖3為居里溫度以上時(shí)，本發(fā)明的鐵磁性復(fù)合靶材在永磁鐵作用下磁場(chǎng)分布的ANSYS有限元模擬結(jié)果。其中，a圖為磁力線分布圖，b圖為磁通密度矢量圖，c圖為b圖標(biāo)識(shí)區(qū)域靶材表面局部放大圖。圖4為高磁導(dǎo)率的軟磁性材料結(jié)合低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)作靶殼，鐵磁性材料作靶材的復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材示意圖。圖5為頂部附有一定厚度陶瓷的軟磁性金屬環(huán)作靶殼，鐵磁性材料作靶材的復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材示意圖。圖6為實(shí)施例中工業(yè)純鐵-鈦-鈷合金復(fù)合靶材實(shí)物圖。圖7為實(shí)施例中工業(yè)純 鐵-氧化鋯-鈷合金復(fù)合靶材實(shí)物圖。圖8為實(shí)施例中鈷合金靶材使用過程視頻截圖。圖9為實(shí)施例中工業(yè)純鐵-鈦-鈷合金復(fù)合靶材使用過程視頻截圖。
圖10為實(shí)施例中工業(yè)純鐵-氧化鋯-鈷合金復(fù)合靶使用過程視頻截圖。圖11為實(shí)施例中使用工業(yè)純鐵-鈦-鈷合金復(fù)合靶材沉積涂層的表面形貌(插圖)及能譜結(jié)果。圖12為實(shí)施例中使用工業(yè)純鐵-氧化鋯-鈷合金復(fù)合靶材沉積涂層的表面形貌(插圖)及能譜結(jié)果。圖中，I永磁鐵；2磁性材料靶材(磁性靶材)；3真空環(huán)境；4高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼；5低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層；6低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)；7陶瓷相材料層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用電弧離子鍍沉積磁性材料涂層是本行業(yè)的瓶頸問題，根據(jù)鐵磁性靶材的物理特性，突破性地利用了軟磁性材料與低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額材料(如:低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層5，分別為低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)6或陶瓷相材料層7等)復(fù)合結(jié)構(gòu)靶殼，成功地將起始引弧弧斑約束于靶面，實(shí)現(xiàn)了沉積磁性材料涂層的目的。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:如圖4所示，本發(fā)明用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，可以由高磁導(dǎo)率軟磁金屬祀殼4,低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)6,鐵磁性材料祀材2三部分構(gòu)成，高磁導(dǎo)率軟磁金屬祀殼4和低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)6緊固于鐵磁性材料祀材2外圍，高磁導(dǎo)率軟磁金屬祀殼4位于低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)6與鐵磁性材料祀材2之間。其中，金屬環(huán)6選用相同溫度時(shí)飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額均低于鐵磁性材料靶材2的金屬，如T1、Mo、Nb或Pb等飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額普遍低于相同溫度時(shí)的鐵磁性材料Co、Fe、Ni或其合金的金屬。

如圖5所示，本發(fā)明用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，還可由陶瓷相材料層7依附于軟磁性金屬環(huán)形成的高磁導(dǎo)率軟磁金屬祀殼4及鐵磁性材料祀材2構(gòu)成，高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼4位于鐵磁性材料靶材2外圍，陶瓷相材料層7位于高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼4頂部。陶瓷相材料層7依附于高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼4在與鐵磁性材料靶材2的靶面平行方向的面上，并將此高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼4緊固于鐵磁性材料靶材2外圍。其中，軟磁性金屬環(huán)可以選用工業(yè)純鐵或坡莫合金等金屬。所述軟磁性金屬環(huán)的內(nèi)徑略大于鐵磁性材料靶材2的外徑，兩者通過螺紋固定，也可通過螺栓將復(fù)合靶材兩部分固定。所述陶瓷相材料層7通過氣相沉積、噴涂或者真空熱壓等方法固定于軟磁性金屬環(huán)在與靶面平行方向的面上。所述軟磁性金屬環(huán)及低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層5解決并用于改善引弧起始階段鐵磁性材料靶材2的磁短路難題，克服了低于鐵磁性材料靶材2的居里溫度時(shí)出現(xiàn)的“跑弧”和難于沉積磁性材料涂層的難題。采用本實(shí)施例的方法與普通磁性材料靶材沉積涂層進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)情況及結(jié)果描述如下:實(shí)施例1
如圖6所示，本實(shí)施例中，靶殼采用金屬鈦及工業(yè)純鐵的復(fù)合金屬環(huán)，磁性材料靶材采用鈷合金靶材。采用工業(yè)純鐵環(huán),金屬鈦祀殼與鈷合金祀材(S1:3 5wt.%, Fe:8 10wt.%, Co:余量)所組成的復(fù)合靶材，工業(yè)純鐵環(huán)設(shè)置于鈷合金靶材和金屬鈦靶殼之間，金屬鈦靶殼與工業(yè)純鐵環(huán)分別通過螺紋固定于鈷合金靶材上，與相同成分鈷合金普通靶材的使用進(jìn)行對(duì)比。圖8a_h為鈷合金普通靶材使用過程視頻截圖，由圖中可見弧斑在引弧后迅速運(yùn)動(dòng)到靶邊刻蝕。其原因是由于較低溫度時(shí)(低于居里溫度)，靶材邊緣的橫向磁場(chǎng)密集(見圖la-c)，且邊緣無低飽和蒸氣壓和低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬或陶瓷靶殼束縛弧斑于磁性靶材中心刻蝕,導(dǎo)致了“跑弧”現(xiàn)象。并且,弧斑可能會(huì)集中刻蝕普通磁性靶材邊緣一點(diǎn)(見圖8a)，導(dǎo)致陰極靶材邊緣局部溫升過高，使之熔融、變形而接觸周圍陽極爐殼，造成電源短路。如圖2a_c所示，在真空環(huán)境3中使用鐵磁性金屬作為靶材(鐵磁性材料靶材2)，復(fù)合高磁導(dǎo)率軟磁金屬靶殼4和低飽和蒸氣壓、低二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層5。該結(jié)構(gòu)改善陰極祀材表面磁場(chǎng)分布,使外磁場(chǎng)突破磁性祀材的磁屏蔽干擾，約束起始引弧弧斑在靶面刻蝕。在弧斑自加熱效應(yīng)作用下，鐵磁性靶材短時(shí)間內(nèi)突破其居里溫度，靶材短路流通的外磁場(chǎng)磁力線將穿出磁性靶表面(如圖3a_c所示)，進(jìn)一步控制弧斑運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖9a_h為工業(yè)純鐵-鈦-鈷合金復(fù)合靶材使用過程視頻截圖，由圖中可見，在起始引弧階段，弧斑被復(fù)合結(jié)構(gòu)靶殼強(qiáng)制約束于磁性靶材中心刻蝕。直至弧斑的自加熱效應(yīng)使磁性靶材突破居里溫度后，靶材短路流通的外磁場(chǎng)磁力線將穿出磁性靶表面，控制弧斑運(yùn)動(dòng)軌跡。圖11為使用工業(yè)純鐵-鈦-鈷合金復(fù)合靶材沉積涂層的表面形貌及能譜結(jié)果，由此可見涂層成分即為靶材成分，并未發(fā)現(xiàn)Ti元素成分，鈦靶殼未對(duì)涂層造成污染。實(shí)施例2如圖7所示，本實(shí)施例中，靶殼采用工業(yè)純鐵環(huán)，磁性材料靶材采用鈷合金靶材，陶瓷相材料層為氧化鋯陶瓷層。采用等離子噴涂在工業(yè)純鐵環(huán)上的氧化鋯陶瓷材料層與鈷合金祀材(S1:3 5wt.%, Fe:8 10wt.%, Co:余量)所組成的復(fù)合祀材,工業(yè)純鐵環(huán)與鈷合金革巴材通過螺紋固定，與相同成分鈷合金普通靶材的使用進(jìn)行對(duì)比。圖10a-h為工業(yè)純鐵-氧化鋯-鈷合金復(fù)合靶材使用過程視頻截圖。在起始引弧階段，工業(yè)純鐵改善了靶材表面磁場(chǎng)分布，同時(shí)氧化鋯陶瓷為絕緣體，二次電子發(fā)射產(chǎn)額極低，并且其飽和蒸氣壓也遠(yuǎn)低于鈷合金的飽和蒸氣壓。因此，弧斑更易于在鈷合金靶材上穩(wěn)定刻蝕，從而將弧斑強(qiáng)制約束在磁性靶材中心產(chǎn)生。直至弧斑的自加熱效應(yīng)使磁性靶材突破居里溫度后，靶材短路流通的外磁場(chǎng)磁力線將穿出磁性靶表面，進(jìn)一步控制弧斑運(yùn)動(dòng)軌跡。圖12為使用工業(yè)純鐵-氧化鋯-鈷合金復(fù)合靶材沉積涂層的表面形貌及能譜結(jié)果，由此可見涂層成分即為靶材成分，并未發(fā)現(xiàn)Zr、O元素成分，氧化鋯陶瓷相未對(duì)涂層造成污染。
權(quán)利要求
1.一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材為靶殼及磁性材料靶材構(gòu)成，靶殼緊固于磁性材料靶材外圍；其中，靶殼選用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料靶殼，靶殼上附加相同溫度時(shí)飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額均低于磁性材料靶材的金屬環(huán)或陶瓷相材料層所形成的環(huán)狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，靶殼采用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料、附加飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額普遍低于相同溫度時(shí)的鐵磁性材料的T1、Mo、Nb或Pb金屬靶殼。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，靶殼上附加的金屬環(huán)緊固于靶殼外圍。
4.按照權(quán)利要求1所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，靶殼采用高磁導(dǎo) 率的軟磁性金屬環(huán)，高磁導(dǎo)率的軟磁性金屬環(huán)采用工業(yè)純Fe或坡莫合金。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，靶殼上附加的陶瓷相材料層通過氣相沉積、噴涂或者真空熱壓方法固定于高磁導(dǎo)率的軟磁性金屬環(huán)在與靶面平行方向的面上。
6.按照權(quán)利要求1或4所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材，其特征在于，低飽和蒸氣壓的金屬環(huán)及軟磁性金屬環(huán)的內(nèi)徑大于磁性材料祀材的外徑，低飽和蒸氣壓的金屬環(huán)及軟磁性金屬環(huán)與磁性材料靶材通過螺紋或者螺栓連接固定。
7.一種利用權(quán)利要求1所述復(fù)合靶材在電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的應(yīng)用。
8.按照權(quán)利要求7所述的用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材的應(yīng)用，其特征在于，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材用于沉積磁性材料涂層時(shí)，高磁導(dǎo)率的軟磁材料用于改善引弧起始階段磁性靶材的磁短路，低飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額的金屬環(huán)或陶瓷相材料層用于避免低于磁性靶材的居里溫度時(shí)出現(xiàn)的“跑弧”。
全文摘要
本發(fā)明屬于薄膜制備領(lǐng)域，具體地說是一種用于電弧離子鍍沉積磁性材料涂層的復(fù)合靶材結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材為靶殼及磁性材料靶材構(gòu)成，靶殼緊固于磁性材料靶材外圍；其中，靶殼選用高磁導(dǎo)率的軟磁性材料靶殼，靶殼上附加相同溫度時(shí)飽和蒸氣壓和二次電子發(fā)射產(chǎn)額均低于磁性材料靶材的金屬環(huán)或陶瓷相材料層所形成的環(huán)狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決了電弧離子鍍難于沉積磁性材料涂層的難題，以及鐵磁性靶材表面增加溝槽克服磁屏蔽時(shí)，降低了靶材使用壽命，難以在工業(yè)上應(yīng)用的問題等，提出一種裝置制作簡單、成本低廉的復(fù)合結(jié)構(gòu)靶材的設(shè)計(jì)思路，拓展了電弧離子鍍的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)C23C14/14GK103074585SQ201310009959
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者孫超, 常正凱, 肖金泉, 宮駿 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所