一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法。本发明专利技术的MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.将MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；b.将衬底置于真空室样品台上，抽真空至真空度为1.0×10-4Pa-5.0×10-4Pa，使衬底的温度为室温～700K，在溅射功率为60W～140W，靶材与衬底的间距为40mm-80mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射完成后，在高真空下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。与现有技术相比，本发明专利技术的MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法简单，原材料成本低，使得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种合金薄膜的制备方法，特别涉及一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法。
技术介绍
相比传统的形状记忆合金如NiTi、CuZnAl等，磁性形状记忆合金由于其响应快等优点在执行器、传感器等方面具有重要的应用前景，并引起广泛的关注。磁性记忆合金发展到今天，主要有两大类：铁磁性和反铁磁性记忆合金。铁磁性记忆合金以NiMnGa为代表，包括NiFeGa、CoNi、FeNiCoTi、Fe-Pt等，除了马氏体相变外，其磁性相变是顺磁(高温)→铁磁性(低温)相变。反铁磁记忆合金主要是Mn基合金，包括MnCu、MnNi、MnFe等，另外FeMnSi基合金也属于反铁磁合金，其磁性相变为顺磁(高温)→反铁磁性(低温)相变。相比而言，铁磁性形状记忆合金的研究，无论是实际应用还是基础理论，都更加系统、更加全面，而反铁磁形状记忆合金正逐步得到重视和发展。目前，形状记忆合金薄膜作为一种新型驱动器材料，具有输出应力和位移大，可磁控，容易加工等优点，在微机械和微电机等领域受到了普遍关注。但目前的Ti-Ni-Pd和Ti-Ni-Pt等合金薄膜的性能虽好，但其价格昂贵，因此，目前形状记忆合金薄膜的应用受到了一定程度的限制。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法，以解决现有的形状记忆合金薄膜的性能虽好，但其价格昂贵的技术性问题。本专利技术的另一目的在于提供一种上述的MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法中用到的MnFeCu三元合金的制备方法，以解决现有的形状记忆合金薄膜的性能虽好，但其价格昂贵的技术性问题。本专利技术目的通过以下的技术方案实现：一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：a.将MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；b.将衬底置于真空室样品台上，抽真空至真空度为1.0×10-4Pa-5.0×10-4Pa，使衬底的温度为室温～700K，在溅射功率为60W～140W，靶材与衬底的间距为40mm-80mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射完成后，在高真空下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。优选地，所述MnFeCu三元合金包括以重量份计的以下组分：Mn70-80份；Fe15-25份；Cu4-6份。优选地，所述步骤a中的所述MnFeCu三元合金的制备方法包括以下步骤：将以重量份计的70-80份Mn、15-25份Fe和4-6份Cu装入真空感应炉内，抽真空至0.1-1Pa，然后充入氩气保护，采用感应加热直到上述材料熔化，再均匀化熔炼5-10分钟，之后将合金溶液倒出，冷却，即可制成MnFeCu三元合金。优选地，所述衬底为Si单晶片、石英玻璃、铜箔或铝片。优选地，所述步骤b中的高真空是指真空度为1.0×10-4Pa-5.0×10-4Pa。一种如上述的MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法中用到的MnFeCu三元合金的制备方法，包括以下步骤：将以重量份计的70-80份Mn、15-25份Fe和4-6份Cu装入真空感应炉内，抽真空至0.1-1Pa，然后充入氩气保护，采用感应加热直到上述材料熔化，再均匀化熔炼5-10分钟，之后将合金溶液倒出，冷却，即可制成MnFeCu三元合金。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：1、本专利技术的MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法简单，原材料成本低，使得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的生产成本低；2、本专利技术的MnFeCu三元合金靶材制备容易，采用真空感应炉即可完成，成本低。具体实施方式以下结合实施例，具体说明本专利技术。为了使本领域的技术人员能够清楚、完整的知晓本专利技术的内容并可以实施本专利技术的技术方案，实施例中公开了大量的细节。但是，很显然地，没有这些细节本领域的技术人员也能够实施本专利技术的技术方案，达到本专利技术的目的，实现本专利技术的效果。这些细节是专利技术人经过大量的实验而选择的最优的实施方式，并不用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的保护范围以权利要求书的内容为准，本领域的技术人员根据本申请文件公开的内容无需创造性劳动而得到的技术方案也在本专利技术的保护范围内。实施例1制备MnFeCu三元合金将以重量份计的80份Mn、25份Fe和4份Cu装入真空感应炉内，抽真空至0.1Pa，然后充入氩气保护，采用感应加热直到上述材料熔化，再均匀化熔炼10分钟，之后将合金溶液倒出，冷却，即可制成MnFeCu三元合金。制备MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜将上述制备的MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；将石英玻璃置于真空室样品台上，抽真空至真空度为1.0×10-4PaPa，使石英玻璃的温度为700K，在溅射功率为60W，靶材与石英玻璃的间距为80mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射时间为20分钟，溅射完成后，在真空度为1.0×10-4Pa的条件下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。利用扫描电子显微能谱仪(EDS)对MnFeCu三元合金薄膜的表面进行面扫描，得到三元合金薄膜的成分分别为：Mn：71.5at％，Fe：21.9at％，Cu：6.6at％。利用原子力显微镜(AFM)对MnFeCu三元合金薄膜的表面进行表面形貌观察，结果表明薄膜为颗粒膜，大颗粒尺寸为微米级，内部包含几个纳米级的小颗粒。利用振动样品磁强计(VSM)对薄膜的磁性进行分析，实验结果表明薄膜为反铁磁性。实施例2制备MnFeCu三元合金将以重量份计的70份Mn、15份Fe和6份Cu装入真空感应炉内，抽真空至1Pa，然后充入氩气保护，采用感应加热直到上述材料熔化，再均匀化熔炼5分钟，之后将合金溶液倒出，冷却，即可制成MnFeCu三元合金。制备MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜将上述制备的MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；将Si单晶片置于真空室样品台上，抽真空至真空度为5.0×10-4PaPa，使Si单晶片的温度为室温，在溅射功率为140W，靶材与Si单晶片的间距为40mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射时间为10分钟，溅射完成后，在真空度为5.0×10-4Pa的条件下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。利用扫描电子显微能谱仪(EDS)对MnFeCu三元合金薄膜的表面进行面扫描，得到三元合金薄膜的成分分别为：Mn：54.2at％，Fe：41.7at％，Cu：4.1at％。利用原子力显微镜(AFM)对MnFeCu三元合金薄膜的表面进行表面形貌观察，结果表明薄膜为颗粒膜，大颗粒尺寸为微米级，内部包含几个纳米级的小颗粒。利用振动样品磁强计(VSM)对薄膜的磁性进行分析，实验结果表明薄膜为反铁磁性。实施例3制备MnFeCu三元合金将以重量份计的75份Mn、20份Fe和5份Cu装入真空感应炉内，抽真空至0.5Pa，然后充入氩气保护，采用感应加热直到上述材料熔化，再均匀化熔炼7.5分钟，之后将合金溶液倒出，冷却，即可制成MnFeCu三元合金。制备MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜将上述制备的MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；将铝片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；b.将衬底置于真空室样品台上，抽真空至真空度为1.0×10‑4Pa‑5.0×10‑4Pa，使衬底的温度为室温～700K，在溅射功率为60W～140W，靶材与衬底的间距为40mm‑80mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射完成后，在高真空下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将MnFeCu三元合金作为靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；b.将衬底置于真空室样品台上，抽真空至真空度为1.0×10-4Pa-5.0×10-4Pa，使衬底的温度为室温～700K，在溅射功率为60W～140W，靶材与衬底的间距为40mm-80mm的条件下溅射沉积MnFeCu薄膜，溅射完成后，在高真空下冷却至室温，即可制得MnFeCu三元反铁磁形状记忆合金薄膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MnFeCu三元合金包括以重量份计的以下组分：Mn70-80份；Fe15-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冠麟，崔书山，林木，黎雨，万见峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31