Способ получения магнитных пленок в вакууме

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК В ВАКУУМЕ(71) Заявитель Физико-технический институт циональной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения магнитных пленок в вакууме, включающий нанесение покрытий из ферромагнитного материала в плазме на подложку и обработку в магнитном поле, отличающийся тем, что после нанесения покрытия через него пропускают электрический ток от 5 до 150 мА и одновременно производят обработку в магнитном поле. Предлагаемое изобретение относится к области технологии нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано в электронной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Наиболее близким по технической сути является способ нанесения в вакууме тонких магнитных пленок с одноосной анизотропией 1, принятого за прототип. Согласно прототипу, нанесение ферромагнитного материала осуществляется одновременно с приложением поставленного магнитного поля параллельно напыляемой поверхности подложки. Известный прием предложен для улучшения магнитных характеристик получаемых пленок за счет принудительной ориентации структуры покрытия вдоль силовых линий однородного магнитного поля. Способность кристалла к внешнему намагничиванию применяется только в определенных кристаллографических направлениях и определяется природой данного ферромагнитного материала. Отсюда видно, что только строгое ориентирование всех кристаллов в пространстве в направлении легкого намагничивания,совпадающем с направлением внешнего магнитного поля, может обеспечить условия максимальной магнитной восприимчивости. В известном способе получения магнитных пленок влияние магнитного поля, а следовательно, и ориентирующее его воздействие проявляются не раньше образования кристалла. Однако ориентация кристаллов в плоскости подложки случайна и в основном определяется температурными полями. При этом воздействие на ориентированное соответствие кристалла внешнему полю затруднено и может быть реализовано в пределах вязкоупругого взаимодействия между ними. Ожидаемый технический результат при осуществлении изобретения заключается в реализации эффекта легкого намагничивания либо усилении внешнего намагничивающего поля за счет коллективизированного пространственного расположения кристаллов ферромагнитного материала покрытия. Указанный эффект реализуется только в следующей совокупности признаков заявляемого способа создание условий и нанесение покрытия на подложку в аморфном состоянии. При этом проявление ферромагнитных свойств мало ввиду некристалличности структуры, а следовательно, отсутствия доменной инфраструктуры нагрев покрытий обеспечивает кристаллизацию материала покрытия и реализацию его ферромагнитных свойств в полном объеме ввиду возникновения доменной инфраструктуры наложение магнитного поля одновременно с нагревом оказывает ориентирующее воздействие на доменную структуру кристаллов, выстраивая их вдоль силовых линий магнитного поля. В свою очередь коллективизированное магнитное взаимодействие субструктуры кристаллов вызывает появление магнитного момента (разворота) 2509 1 кристаллов в направлении легкого намагничивания. Оптимизация ориентирующего магнитного воздействия по отношению к процессу кристаллизации нейтрализует негативное влияние внутреннего трения и обеспечивает технический результат. Напыленный материал конденсируется на подложку в аморфном (некристаллическом) состоянии на требуемую толщину. По окончании процесса напыления материал покрытия подвергают кристаллизации нагревом путем прямого пропускания электрического тока через покрытие. При этом температура кристаллизации, а следовательно, и сила пропускаемого тока определяются природой материала покрытия и напряженностью магнитного поля. В зависимости от поставленных задач направление магнитного поля возможно в нормальном, параллельном или ином направлениях по отношению к подложке. Кристаллизация материала покрытия осуществляется путем нагрева с контролируемой скоростью с целью получения заданной дисперсности структуры и согласования скоростей кристаллизации и ориентационного разворота кристаллов в пространстве. Принципиальное отличие предлагаемого способа перед известным заключается в следующем. Образовавшиеся на начальном этапе кристаллизации кристаллы, проявляя признаки ферромагнита, начинают испытывать механическое воздействие в виде магнитного момента, разворачивающего ось легкого намагничивания вдоль вектора максимальной напряженности магнитного поля. Последовательное образование кристаллической фазы материала покрытия резко снижает вязкость аморфной матрицы (Пресняков А.А., Аубакирова Р.К. Сверхпластичность металлических сплавов.- Алма-Ата Наука, 1982),облегчая разворот кристаллов в положение преимущественно легкого намагничивания. При этом ни форма, ни размеры, ни моно- или полидоменность кристаллов не препятствуют указанной ориентации. Повышение температуры процесса обеспечивает релаксацию напряжений, которые оказывают реактивное воздействие на процесс ориентации. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает максимально выгодные условия формирования тонкопленочных покрытий за счет ориентации кристаллографических осей легкого намагничивания. Пример исполнения. Предлагаемый способ иллюстрируется на примере получения магнитных покрытий на стеклянных подложках. Перед нанесением ферромагнитных материалов проводили очистку подложки в плазме тлеющего разряда на серийной вакуумной установке УРМ 379-948. В качестве подложки использовали стекло 50 х 50 х 3 мм. Затем с помощью магнетронного испарителя наносили покрытия из ферромагнитных материалов (79 НМ, Ге В). Степень аморфизации контролировали рентгеновскими методами. Кристаллизацию материала покрытия осуществляли прямым пропусканием электрического тока от 5 до 150 МА с одновременным наложением магнитного поля с напряженностью 4000 А/М нормально к обрабатываемой поверхности подложки. Для сравнения изготавливали подложки, но намагничивание осуществляли не одновременно, а по окончании процесса кристаллизации. Напряженность магнитного поля и в первом, и в сравниваемом вариантах обработки была 4000 А/М. Оценку намагниченности по предлагаемому и сравниваемому вариантам, а следовательно, и ориентационный эффект контролировали измерением магнитной индукции, а также рентгеновскими методами. Как показали результаты, магнитная восприимчивость покрытий, полученных по предлагаемое способу, в 1,7 раза выше, чем по сравниваемому варианту. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.