Способ получения тонких магнитных пленок

 

Использование: изобретение относится к технологии получения тонких ( 0,1 мкм) магнитных пленок с применением метода имплантации ионов магнитных элементов в материал подложки и может быть использовано в микроэлектронике и информатике, в частности для изготовления магнитных и магнитооптических запоминающих сред. Технический результат изобретения заключается, во-первых, в улучшении магнитных характеристик пленки за счет уменьшения числа радиационных нарушений и, во-вторых, в сокращении времени имплантации и удешевлении процесса. Сущность изобретения: в качестве подложки используют полиэтилентерефталат. Имплантацию ионов железа в подложку осуществляют с дозой 1016--1017 ион/см2 при плотности потока ионов 6х1012-1014 ион/см2c.

Изобретение относится к технологии получения тонких ( 0,1 мкм) магнитных пленок (ТМП) с применением метода имплантации ионов магнитных элементов в материал подложки и может быть использовано в микроэлектронике и информатике, в частности, для изготовления магнитных и магнитооптических запоминающих сред. Такие пленки характеризуются повышенной механической прочностью, твердостью и химической стойкостью, а также максимальной адгезией к подложке.

Известен способ [1] получения ТМП в полупроводнике. Способ заключается в том, что в кремниевую подложку имплантируют ионы магнитных элементов с энергией E = 10 - 500 кэВ; дозой облучения (D), определяемой из соотношения D = n d, где n - концентрация атомов имплантированных элементов в материале ТМП, d - заданная толщина ТМП; плотностью потока ионов (j), лежащей в диапазоне 6 1012 - 6 1013 ион/см2с. Однако полученные ТМП состоят из мелкодисперсных ферромагнитных силицидов с невысокими значениями намагниченности.

Известен способ [2] получения ферромагнитной пленки при имплантации в твердотельную подложку быстрых ионов переходных элементов группы железа. Для расширения частотного диапазона и улучшения магнитных характеристик ферромагнитной пленки в качестве подложки используют кварц, и облучают ее при плотностях потока ионов j = 6 1012 - 9 1013 ион/см2с с дозами D = 5 1016 - 1017 ион/см2. Например, при имплантации подложки из плавленного кварца на ускорителе ИЛУ-3 ионами 56Fe+ с энергией E = 40 кэВ, дозой D = 8 1016 ион/см2 при плотностях потока ионов j = 6 1013 ион/см2с были синтезированы ТМП с эффективной намагниченностью насыщения 4000 Гс.

Однако полупроводниковые и кварцевые подложки не нашли широкого применения для записи информации вследствие неудовлетворительных механических характеристик и достаточно высокой стоимости материала.

В настоящее врем более перспективными являются магнитные и магнитооптические среды, в которых в качестве подложки используют полимерный материал - полиметилметакрилат (ПММА) [3, 4].

Известен способ получения ТМП в ПММА [5]. Этот способ является наиболее близким к заявляемому и поэтому выбран в качестве прототипа. Способ заключается в следующем. Плоскопараллельные пластины ПММА толщиной 1 мм бомбардируют в вакуумной камере ионно-лучевого ускорителя ИЛУ-3 ионами Fe+ с энергией E = 40 кэВ, дозой превышающей 1017 ион/см2, и плотностью потока ионов j < 2,4 1013 ион/см2с. Методами ферромагнитного резонанса, просвечивающей электронной микроскопии, Оже-спектроскопии было установлено образование ферромагнитной пленки, состоящей из мелкодисперсных частиц -Fe с поперечным размером от 5 до 100 нм. Эффективная намагниченность насыщения 4Mэфф составляла от 500 до 10000 Гс.

Однако для получения ТМП в ПММА требуются большая доза облучения ионами Fe+ (> 10 ион/см2) и низкая плотность потока ионов, что приводит к значительному увеличению времени имплантации, то есть к удорожанию процесса, а также к увеличению числа радиационных нарушений и, как следствие, к ухудшению магнитных характеристик пленки.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается, во-первых, в улучшении магнитных характеристик пленки за счет уменьшения числа радиационных нарушений и, во-вторых, в сокращении времени имплантации и удешевлении процесса.

В способе получения тонких магнитных пленок в полимерах, включающем имплантацию ионов железа в подложку - для решения поставленной задачи - в качестве подложки используют полиэтилентерефталат (ПЭТФ), а имплантацию осуществляют с дозой 1016 - 1017 ион/см2 при плотности потока ионов 6 1012 - 1014 ион/см2.

Нами экспериментально установлено, что при энергии E = 40 кэВ минимальная доза формирования ТМП в ПЭТФ составляет Dmin = 2 1016 ион/см2, что на порядок величины меньше, чем для синтеза ТМП в ПММА. С ростом дозы имплантации зависимость намагниченности насыщения в ПЭТФ имеет экстремальный характер с максимумом при D 1017 ион/см2 (равной 4Mэфф~ 6500 Гс в максимуме). В то же время, максимальная эффективная намагниченность насыщения для ТМП, синтезированных в ПММА, при тех же условиях, достигается только при дозе > 4 1017 ион/см2 и равна 4Mэфф~ 4500 Гс, что на 70% ниже, чем для ПЭТФ.

Плотность потока ионов j при заданной дозе имплантации определяет время облучения и температуру подложки за счет радиационного нагрева. С одной стороны, чем больше j, тем меньше время облучения при заданной дозе. С другой стороны, известно, что при высоких j происходит деструкция полимера. Поэтому со стороны высоких j плотность ионного потока ограничена. Температура полимера при имплантации существенным образом зависит от качества теплового контакта с кассетой-держателем. При использовании исходной тонкой пленки ПЭТФ в качестве подложки тепловой контакт получается весьма плохим, и нами экспериментально было установлено, что максимальная плотность потока ионов в этом случае не должна превышать 3 1013 ион/см2с. При обеспечении хорошего теплового контакта, например, приклеиванием, плотность потока ионов можно увеличить до 1014 ион/см2с.

Рассмотрим способ на конкретных примерах.

Пример 1. В качестве подложки использовались 3 мкм пленки ПЭТФ, нанесенные на 0,04 мкм металлическое покрытие. Использование таких пленок позволяло осуществить достаточно хороший тепловой контакт с держателем образцов в процессе облучения. Имплантация ионов Fe+ проводилась на ионнолучевом ускорителе ИЛУ-3 при комнатной температуре с энергией E = 40 кэВ, дозой D = 1017 ион/см2 при плотности потока ионов j = 2,4 x 1013 ион/см2с. Методом ферромагнитного резонанса установлено образование ферромагнитной пленки. Эффективная намагниченность насыщения оказалось равной 4Mэфф~ 6500 Гс, что приблизительно в три раза больше величины, получаемой в ПММА при той же дозе имплантации.

Пример 2. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют ионами Fe+ с E = 40 кэВ, дозой D = 1017 ион/см2 при величине j = 1,2 1013 ион/см2с и температуре подложки, изменяемой в интервале от 20 до 150oC. Полученные ферромагнитные пленки имели практически неизменную величину эффективной намагниченности насыщения, равную 6000 Гс.

Пример 3. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют ионами Fe+ с E = 40 кэВ, дозой D = 3 1016 ион/см2 и j = 2,4 1013 ион/см2c при комнатной температуре подложки. Полученные пленки имели величину эффективной намагниченности насыщения равную 950 Гс.

Пример 4. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют при комнатной температуре подложки ионами Fe+ с E = 40 кэВ, j = 2,4 1013 ион/см2с и с дозой D > 1017 ион/см2, а именно, с D = 2,4 1017 ион/см2. Эффективная намагниченность насыщения в полученных пленках равнялась 3200 Гс, как для ПЭТФ, так и для образцов ПММА (условия имплантации идентичны).

Литература Способ получения тонких магнитных пленок в полупроводниках// Авт.: В.Ю. Петухов, И.Б. Хайбуллин, М.М. Зарипов. - А.С. N 1114246 (СССР).

2. Способ получения ферромагнитных пленок на твердотельных подложках// Авт. : А. А. Бухарев, А. В. Казаков, И.Б. Хайбуллин, Н.Р. Яфаев. - А.С. N 1347789 (СССР).

3. М.Х. Крайдер. В мире науки. - 1987. - N 12. - С. 46 - 58.

4. Magnetic recoding medium and method for making the same//Inv. Kazufumi. Ogawa. - US Patent N 4751100.

5. V. Petukhov, V. Zhikharev, M. Ibragimova, E. Zheglov, V. Bazarov, I. Khaibullin. Ion synthesis of the granular ferromagnetic films in polymethyl-methacrylate. - Sol. St. Comm. - 1996. - V. 97, - N. 5. - P. 361 - 364. (Прототип).

Формула изобретения

Способ получения тонких магнитных пленок, включающий имплантацию ионов железа в полимерную подложку, отличающийся тем, что в качестве подложки используют полиэтилентерефталат, а имплантацию осуществляют осуществляют с дозой 1016-1017 ион/см2 при плотности потока ионов 61012-1014 ион/см2c.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения электрода в тонкопленочном полупроводниковом устройстве на основе органических соединений, в котором полупроводниковым устройством, в частности, является выпрямительный диод с высоким коэффициентом выпрямления или тонкопленочный транзистор на основе углерода или гибридный транзистор на органических и неорганических тонких пленках, и к способу получения выполненного на основе органических соединений тонкопленочного выпрямительного диода с высоким коэффициентом выпрямления, согласно которому выпрямительный диод содержит первый слой и второй слой, предусмотренный на первом слое, совместно формирующие анод выпрямительного диода, третий слой полупроводящего органического материала, предусмотренного поверх анода, образующий активный полупроводниковый материал диода, и четвертый слой металла, предусмотренный структурированным или неструктурированным поверх третьего слоя, образующий катод выпрямительного диода

Изобретение относится к наноэлектронному приборостроению

Изобретение относится к органическим полупроводникам

Изобретение относится к пленке с, по меньшей мере, одним электрическим конструктивным элементом, а также к способу изготовления такой пленки

Изобретение относится к способу формирования рисунка электронного или фотонного материала на подложке, применению фторполимера в приготовлении снабженного рисунком электронного или фотонного материала на подложке, способу изготовления электронного прибора на подложке, а также к электронному или фотонному прибору. Способ формировании рисунка электронного или фотонного материала на подложке включает: образование пленки упомянутого электронного или фотонного материала на упомянутой подложке и использование фторполимера для защиты областей упомянутого электронного или фотонного материала во время процесса формирования рисунка. Технический результат - разработка способа формирования рисунка высокого разрешения, который применяется для широкого круга обрабатываемых в растворах органических материалов и легко интегрируется во все обычные архитектуры тонкопленочных транзисторов (TFT) без нарушения рабочих характеристик приборов. 6 н. и 38 з.п.ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую и тепловую и может быть использовано в электрических устройствах, например солнечных батареях, которые имеют формирующие структуры на основе композиционных материалов. В частности, изобретение относится к фотоэлектрическому элементу, состоящему из электронодонорного и электроноакцепторного слоев, в составе электроноакцепторного слоя содержащему метанофуллерены, где в качестве метанофуллеренов используются соединения общей формулы в которой R = -СООСН3, -Cl, а в качестве электронодонорного слоя используется допированный соляной кислотой полианилин или полианилин на основе метансульфокислоты. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы преобразователей солнечной энергии в электрическую и напряжения холостого хода. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области органической электроники, а именно к устройствам памяти на основе органических полевых транзисторов, изготовленных с использованием фотохромных соединений в составе активного слоя, расположенного на границе между слоем полупроводникового материала и диэлектрика. Изобретение обеспечивает формирование и применение фотопереключаемых и электропереключаемых органических полевых транзисторов, содержащих в своей структуре слой фотохромных молекул, расположенный на границе между слоем полупроводникового материала и диэлектрика. Технические результаты, достигаемые при реализации заявленного изобретения, заключаются в упрощении структуры и технологии изготовления фотопереключаемого и электропереключаемого полевого транзистора; возможности создания множественных дискретных состояний, отличающихся пороговыми напряжениями; достижении существенных различий в токах IDS для разных состояний (до 10000 раз); в обеспечении спектральной чувствительности устройства: воздействие импульсами света различной длины волны переводит транзистор в разные состояния; в возможности использования фотопереключаемого и электропереключаемого полевого транзистора в качестве мультибитной ячейки памяти; в возможности оптического и электрического программирования указанной ячейки памяти; в увеличении плотности записи информации за счет реализации мультибитного режима. 4 н.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления сенсорных структур на основе твердотельного полупроводника и функционального органического покрытия и может быть использовано при создании ферментных биосенсоров на основе полевых транзисторов или структур «электролит-диэлектрик-полупроводник». Способ изготовления биосенсорной структуры включает модификацию полупроводникового электрохимического преобразователя для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, а также послойную адсорбцию слоя поликатионных молекул полимера и слоя полианионных молекул фермента из их водного раствора. При этом используют пластину монокристаллического кремния с электронным типом проводимости, а его модификацию производят путем кипячения полупроводниковой пластины в перекисно-аммиачном растворе NH4OH/H2O2/H2O=1/1/4, а в процессе адсорбции молекул фермента, либо предварительно непосредственно перед процессом адсорбции, на поверхность структуры «n-Si/SiO2/полиэтиленимин» осуществляют освещение структуры со стороны раствора с интенсивностью, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции. Техническим результатом изобретения является увеличение чувствительности к аналиту из-за увеличения количества молекул в монослое фермента на модифицированной поверхности полупроводникового преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к технологии получения тонких магнитных пленок с применением метода имплантации ионов магнитных элементов в материал подложки и может быть использовано в микроэлектронике и информатике, в частности, для изготовления магнитных и магнитооптических запоминающих сред

Наверх