ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения наноразмерных пленок bi-содержащих ферритов-гранатов

Классы МПК:C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев
C30B23/06 нагревание камеры для осаждения, подложки или испаряемого материала
C30B29/28 с формулой A3Me5O12, где A - редкоземельный металл, а Me - Fe, Ga, Sc, Cr, Co или Al, например гранаты
C23C14/28 с использованием волновой энергии или облучения частицами
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты
B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-09-26
публикация патента:

Изобретение относится к технологии получения пленок ферритов-гранатов и может быть использовано в прикладной магнитооптике для получения магнитооптических дисков, модуляторов, дефлекторов. Способ включает изготовление мишени заданного состава, обработку монокристаллической подложки галлиевого граната ионами аргона, распыление мишени на подложку с дальнейшим отжигом полученной пленки, при этом используют подложку сложнозамещенного галлиевого граната, процесс распыления осуществляют на подогретую до температуры 800-850°C подложку, в процессе распыления осуществляют подачу в область подложки контролируемого потока ионов кислорода, а полученные пленки отжигают в атмосфере кислорода в течение 0,5-1,0 час при температуре 700-750°C и нормальном атмосферном давлении. Изобретение позволяет повысить качество получаемых наноразмерных пленок Bi-содержащих ферритов-гранатов, а также величину удельного фарадеевского вращения. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии получения пленок ферритов-гранатов и может быть использовано в прикладной магнитооптике для получения магнитооптических дисков, модуляторов, дефлекторов и т.д.

Известен способ получения поликристаллических пленок ферритов-гранатов, содержащих Bi, методом магнетронного напыления на подложку гадолиний-галлиевого граната (см. Старостин Ю.В., Николаев Е.Н., Песин В.С., Кочетков В.В. и др. Напыление и параметры пленок ферритов-гранатов для магнитооптических дисков. Неорганические материалы. - 1993. Т.32, № 7. - С.988-991). Способ включает изготовление мишеней заданных составов, их магнетронное распыление на подложку с дальнейшим отжигом полученной пленки в атмосфере кислорода на протяжении одного часа. Недостаток способа - невозможность получения наноразмерных пленок.

Наиболее близким к предлагаемому является «Способ получения наноразмерных пленок феррита-граната, содержащих Bi» (см.: патент Украины № 66219. Прокопов А.Р., Шапошников А.Н., Каравайников А.В. «Способ получения наноразмерных пленок феррита-граната, содержащих Bi». Бюл. № 24, 2011 г.). Способ включает изготовление мишени заданного состава, обработку монокристаллической подложки ионами аргона, распыление компонентов мишени на подложку и отжиг на воздухе при атмосферном давлении. Недостаток настоящего способа - существенное отличие состава полученной пленки от состава исходной мишени, нестехиометрия получаемых пленок.

Цель настоящего изобретения - улучшение качества получаемых пленок Bi-содержащих ферритов-гранатов, повышение удельного фарадеевского вращения.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения наноразмерных пленок Bi-содержащих ферритов-гранатов, включающем изготовление мишени заданного состава, обработку монокристаллической подложки галлиевого граната ионами аргона, распыление мишени на подложку с дальнейшим отжигом полученной пленки, в соответствии с предлагаемым техническим решением используется подложка сложнозамещенного галлиевого граната с высоким значением параметра решетки, ионное распыление и подогрев подложки в процессе напыления пленки до 800-850°C, подача в зону подложки контролируемого потока кислорода и отжиг полученных пленок кислорода на протяжении 0,5-1,0 час в атмосфере кислорода при температуре 700-750°C при нормальном атмосферном давлении.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что использование подогрева подложки, подача в область подложки контролируемого потока ионов кислорода и последующий отжиг полученных структур в атмосфере кислорода при нормальном атмосферном давлении позволяют существенно улучшить качество получаемых наноразмерных пленок Bi-содержащих ферритов-гранатов, в частности, уменьшить нестехиометрию, существенно уменьшить расхождение состава получаемой пленки по сравнению с составом мишени. Использование сложнозамещенного галлиевого граната в качестве подложки за счет высоких значений параметра решетки позволяет получить высокую концентрацию ионов Bi3+ (2,5-2,8 форм, ед.) в кристаллической решетке и за счет этого достичь высоких значений удельного фарадеевского вращения.

Способ реализуется следующим образом. Изготавливается мишень требуемого состава Bi-содержащего феррита-граната (содержание ионов Bi3+ - 2,5-2,8 форм. ед.). Монокристаллическую подложку сложнозамещенного галлиевого граната (напр.: (GdCa) 3(GaMgZr)5O12, Ca3(NbGaMg) 5O12, Ca3(GaNbZr)5O 12 и др.; такой тип подложки выбирается с целью вхождения в решетку пленки как можно большей концентрации ионов Bi 3+ для увеличения удельного фарадеевского вращения) обрабатывают ионами аргона энергии 10-20 эВ. В вакуумной камере достигают давления (6,5-6,8)·10-4 Па и производят с помощью платинового нагревателя нагрев подложки до температуры 800-850°C. Далее производят осаждение материала мишени на подложку путем распыления мишени пучком аргона с помощью ионного источника (плотность тока пучка ионов j=8-12 мА/см2, энергия ионов Е=1-3 кэВ). С целью облегчения кристаллизации пленки стехиометрического Bi-содержащего феррита-граната, в область подложки подается с помощью источника ионов контролируемый поток ионов кислорода. Требуемая толщина пленки регулируется временем распыления. Полученную структуру помещают в печь и отжигают в атмосфере кислорода при температуре 700-750°C при нормальном атмосферном давлении.

Пример реализации способа.

1. Методом керамической технологии готовили мишени состава Bi2,7 Lu0,3Fe3,9Ga1,1O12 . Диаметр мишеней составлял 100 мм. В качестве подложек использовались монокристаллические пластины-подложки состава Ca3(GaNbZr) 5O12. Процесс получения наноразмерных Bi-содержащих пленок указанного состава осуществлялся в вакуумной установке, изготовленной на базе установки УВН 3279026. В вакуумной камере достигали давления (6,5-6,8)·10 Па, после чего осуществляли обработку подложки ионами аргона энергии 10-20 эВ. Далее производили с помощью платинового нагревателя нагрев подложки до температуры 850°C, после чего производилось осаждение материала мишени на подложку путем распыления мишени пучком аргона с помощью ионного источника (плотность тока пучка ионов j=8-12 мА/см2 , энергия ионов Е=1-3 кэВ). С целью облегчения кристаллизации пленки стехиометрического Bi-содержащего феррита-граната, в область подложки подавали с помощью источника ионов контролируемый поток ионов кислорода. Полученные пленки отжигали в установке для обжига иттриевых гранатов ТИ-1 ПЯ 2.983.003 СП атмосфере кислорода при температуре 750°C и нормальном атмосферном давлении. После естественного охлаждения установки для обжига до комнатной температуры полученные пленки промывали в дистиллированной и деионизованной воде. Таким образом были приготовлены 5 пленок.

Результаты рентгено-дифракционного исследования показали, что полученные наноразмерные пленки являются монокристаллическими. Толщина переходного слоя составляла 3-6 нм, толщина пленок 33-47 нм.

По данным рентгеноспектрального анализа, концентрация ионов висмута в полученных пленках составляла от 2,6 форм. ед. до 2,72 форм. ед.

В таблице представлены основные характеристики полученных наноразмерных пленок Bi-содержащих гранатов.

Таблица
Характеристики полученных методом ионно-лучевого распыления наноразмерных пленок Bi2,7Lu0,3Fe3,9Ga 1,1O12 (ВЛФГ)
№ п/пНомер структуры Температура обжига Т, °CТолщина пленки ВЛФГУдельное фарадеевское вращение способ получения наноразмерных пленок bi-содержащих ферритов-гранатов, патент № 2532185 F, град/см (способ получения наноразмерных пленок bi-содержащих ферритов-гранатов, патент № 2532185 =0,633 мкм)Намагниченность насыщения, Ms, ГсПоле эффективной анизотропии НК, Э
1 1-170033,00 54 100280 4 300
2 3-271537,00 54 900270 4 450
3 4-573042,00 55 250250 4 280
4 6-375045,00 55 600295 4 290

Таким образом, предлагаемый способ обладает следующими отличительными признаками:

1. Используется монокристаллическая подложка сложнозамещенного галлиевого граната.

2. Используется подогрев подложки до температуры 800-850°С.

3. Используется в процессе распыления подача в область подложки контролируемого потока ионов кислорода.

4. Полученные пленки отжигают в кислороде в течение 0,5-1,0 час при температуре 700-750°C и нормальном атмосферном давлении.

Использование настоящих отличительных признаков для достижения полученных результатов авторам неизвестно.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения наноразмерных пленок Bi-содержащих ферритов-гранатов, включающий изготовление мишени заданного состава, обработку монокристаллической подложки галлиевого граната ионами аргона, распыление мишени на подложку с дальнейшим отжигом полученной пленки, отличающийся тем, что используется подложка сложнозамещенного галлиевого граната, процесс распыления осуществляется на подогретую до температуры 800-850°C подложку, в процессе распыления осуществляется подача в область подложки контролируемого потока ионов кислорода, а полученные пленки отжигают в атмосфере кислорода в течение 0,5-1,0 час при температуре 700-750°C и нормальном атмосферном давлении.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2532185

patent-2532185.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев

Патенты РФ в классе C30B23/02:
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
способ получения оптических поликристаллических материалов на основе селенида цинка -  патент 2516557 (20.05.2014)
способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма -  патент 2507317 (20.02.2014)
композиционный оптический материал и способ его получения -  патент 2485220 (20.06.2013)
способ получения эпитаксиальных пленок твердого раствора (sic)1-x(aln)x -  патент 2482229 (20.05.2013)
тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе -  патент 2425914 (10.08.2011)
способ получения на подложке кальций-фосфатного покрытия -  патент 2372101 (10.11.2009)
способ получения эпитаксиальных пленок растворов (sic) 1-x(aln)x -  патент 2333300 (10.09.2008)
способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе ga2o 3 и способ его изготовления -  патент 2313623 (27.12.2007)
буля нитрида элемента iii-v групп для подложек и способ ее изготовления и применения -  патент 2272090 (20.03.2006)

Класс C30B23/06 нагревание камеры для осаждения, подложки или испаряемого материала

Класс C30B29/28 с формулой A3Me5O12, где A - редкоземельный металл, а Me - Fe, Ga, Sc, Cr, Co или Al, например гранаты

Патенты РФ в классе C30B29/28:
монокристалл граната, оптический изолятор и оптический процессор -  патент 2528669 (20.09.2014)
монокристалл, способ его изготовления, оптический изолятор и использующий его оптический процессор -  патент 2527082 (27.08.2014)
магнитооптический материал -  патент 2522594 (20.07.2014)
способ получения алюмоиттриевого граната, легированного редкоземельными элементами -  патент 2503754 (10.01.2014)
способ выращивания алюмо иттриевого граната, легированного ванадием -  патент 2501892 (20.12.2013)
способ соединения деталей из тугоплавких оксидов -  патент 2477342 (10.03.2013)
прозрачный керамический материал и способ его получения -  патент 2473514 (27.01.2013)
лазерный материал -  патент 2395883 (27.07.2010)
лазерный материал -  патент 2391754 (10.06.2010)
pr-содержащий сцинтилляционный монокристалл, способ его получения, детектор излучения и устройство обследования -  патент 2389835 (20.05.2010)

Класс C23C14/28 с использованием волновой энергии или облучения частицами

Патенты РФ в классе C23C14/28:
способ получения тонких эпитаксиальных слоев -sic на кремнии монокристаллическом -  патент 2524509 (27.07.2014)
способ формирования микроструктурированного слоя нитрида титана -  патент 2522919 (20.07.2014)
устройство для получения электродного материала -  патент 2521939 (10.07.2014)
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
способ восстановления элементов турбомашины -  патент 2481937 (20.05.2013)
корпус имплантата, способ его изготовления и зубной имплантат -  патент 2471451 (10.01.2013)
солнечный элемент и способ и система для его изготовления -  патент 2467851 (27.11.2012)
покрытие из нитрида углерода и изделие с таким покрытием -  патент 2467850 (27.11.2012)
способ нанесения покрытия и металлическое изделие, снабженное покрытием -  патент 2467092 (20.11.2012)
способ получения поверхностей высокого качества и изделие с поверхностью высокого качества -  патент 2435871 (10.12.2011)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Класс B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты

Патенты РФ в классе B82Y30/00:
способ получения железного порошка -  патент 2529129 (27.09.2014)
способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния -  патент 2528667 (20.09.2014)
режущая пластина -  патент 2528288 (10.09.2014)
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
ветошь для чистки ствола огнестрельного оружия -  патент 2527577 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ получения наноматериала на основе рекомбинантных жгутиков археи halobacterium salinarum -  патент 2526514 (20.08.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
нанокомпозит на основе никель-хром-молибден -  патент 2525878 (20.08.2014)
износостойкий композиционный керамический наноструктурированный материал и способ его получения -  патент 2525538 (20.08.2014)

Класс B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур

Патенты РФ в классе B82Y40/00:
светоизлучающий прибор и способ его изготовления -  патент 2528604 (20.09.2014)
способ получения модификатора для алюминиевых сплавов -  патент 2528598 (20.09.2014)
способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками -  патент 2528032 (10.09.2014)
способ получения наноразмерных оксидов металлов из металлоорганических прекурсоров -  патент 2526552 (27.08.2014)
способ получения наночастиц серебра -  патент 2526390 (20.08.2014)
газовый датчик -  патент 2526225 (20.08.2014)
способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников -  патент 2526066 (20.08.2014)
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
способ получения сверхтвердого композиционного материала -  патент 2523477 (20.07.2014)


Наверх