射频磁控溅射功率对Ni-Mn-Ga薄膜成分与形貌的影响.pdf

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1、2011年第30卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85射频磁控溅射功率对Ni．Mn．Ga薄膜成分与形貌的影响陈峰华，张敏刚，柴跃生，张真真(太原科技大学，山西太原030024)摘要：采用射频磁控溅射镀膜技术在P型Si(100)基片上沉积Ni—Mn—Ga薄膜。实验结果表明，射频溅射功率对Ni—Mn—Ga薄膜成分与形貌有显著地影响。Ni含量随溅射功率的升高呈先增加后减少的趋势，Mn含量呈先减少后增加的趋势，Ga含量几乎呈线性减少的趋势。薄膜的价电子浓度(e／a)变化较小。参考英国

2、国家物理实验室数据中有关Ar气对不同元素溅射产额数据，对薄膜成分偏离进行理论分析。关键词：射频磁控溅射；薄膜成分；薄膜形貌；价电子浓度中图分类号：0484．5文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)04-0085-02EffectofRFmagnetronsputteringpowerontheNi．Mn—GathinfilmcompositionandmorphologyCHENFeng—hua，ZHANGMin—gang，CHAIYue-sheng，ZHANGZhen-zhen(TaiyuanUniversityofSc

3、ienceandTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Ni—Mn—GaferromagneticshapememorythinfilmshavebeendepositedonPtypeSi(100)suhstratesbymeansofRFmagnetronsputteringtechnique．TheresultsshowthatRFsputteringpowerNi—Mn—Gafilmcompositionandmorphologyaresignificantlyaffected．Nicont

4、entincreaseswiththesputteringpowerisfirstincreasedandthendecreased．Mncontentisdecreasedandthenincreasedthetrend．Gacontentalmostlinearlydecreasingtrend．Theelectronconcentration(e／a)ofthefilmchangeslittle．ReferencetotheBritishNationalPhysicalLaboratorydataonArgassputteringy

5、ieldsfordifferentelementsofdata，fromthetheoreticalanalysisthedeviationoffilmcomposition．Keywords：RFmagnetronsputtering；filmcomposition；filmmorphology；valenceelectronconcentration0引言然而，不论是单晶还是多晶材料，Ni—Mn—Ga脆性大，强自1996年，MIT学者UllakkoK等人在化学计量比度低，可加工性能差，使得其应用范围受到限制。同时，由NiMn．Ga单晶

6、中获得0．2％的可恢复应变，并证实该应变于块材在加工过程中成分不易调整，因此，探索制备相变温是由马氏体孪晶变体再取向所引起的以来，以Ni—Mn—Ga为度在室温以上，易于调整成分的合金或者薄膜材料成为研代表的磁性形状记忆合金引起了科研工作者极大的关注和究的一个重要方向。磁控溅射具有可镀膜过程可变参数多广泛的兴趣。(靶基距、溅射气压、厚度、功率、磁控射频溅射、磁控直流众所周知，传统的形状记忆材料采用温度场驱动，响应溅射、溅射功率、溅射偏压等)、成膜效率高等优点，因此，频率低(1OHz)，磁致伸缩材料变形量小⋯，铁磁性形状记研究合适的溅射参数成

7、为该项研究重要的内容。目前，．忆材料克服了上述不足，以其高响应频率(10。Hz)、大的宏Mn—Ga薄膜的研究主要集中结构与性能方面，在其应用方观可恢复应变的优点，使其可能在大功率水下声呐、微位移面也有所突破，BruggerD等人利用Ni—Mn—Ga溅射薄膜器、振动与噪声控制、线性马达、微波器件及机器人等领域的铁磁性和马氏体转变特性开发了光学微型扫描仪。有重要应用，有望成为继压电陶瓷和磁致伸缩材料之后的磁性形状记忆薄膜具有厚度较小、表面积较大的特点，新一代驱动与传感材料。目前，Ni—Mn—Ga合金的最大磁致薄膜材料散热能力和冷却效率提高，增

8、加了SMA器件形变应变可达1O％以上。回复的响应速度；薄膜的电阻率高，改善了器件对温度和应收稿日期：2011-02-21基金项目：山西省自然科学基金资助项目(2010011032—1)；山西省