一种CoFeB合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术属于磁记录靶材领域，具体公开了一种CoFeB合金靶材及其制备方法。本发明专利技术所述CoFeB合金靶材，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素15

【技术实现步骤摘要】
一种CoFeB合金靶材及其制备方法


[0001]本专利技术属于磁记录靶材领域，具体涉及一种CoFeB合金靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]磁性隧道结，特别是具有垂直磁各向异性的磁性隧道结，具有工作磁场较小、灵敏度较高、饱和磁场较低等点，能够在一些自旋电子器件中发挥自己的优势，比如在磁传感器、TMR磁头和磁随机存取存储器(MRAM)中。在磁性隧道结中，能产生遂穿磁电阻效应(TMR)，该电阻效应的磁电阻理论最大变化率可以达到1000％以上，能够实现更高灵敏度和更大的记录密度，对存储设备的发展极为重要。
[0003]CoFe是制备具有遂穿磁电阻效应的垂直磁各向异性磁性隧道结的重要材料，但是就目前来说，现有方法生产的CoFe基磁性材料，特别是CoFe基合金靶材仍存在组分不够准确，含氧量及杂质含量相对较高，致密度及透磁率不高等缺陷，影响后续靶材的溅射效果及其溅射层的磁性性能。如在常规制备CoFe基合金靶材时经常使用石墨纸间隔靶材样品和石墨模具，但在高温高压下，模具及石墨纸中的碳会通过渗透的方式污染靶材样品，导致靶材样品中的碳含量偏高，进而导致靶材溅射成膜的电阻上升，影响薄膜性能。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术涉及的CoFe基合金靶材组分不够准确，含氧量及杂质含量相对较高，致密度及透磁率不高等缺陷，本专利技术将提供一种CoFeB合金靶材及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
[0006]一种CoFeB合金靶材，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素15
‑
35％，铁元素50
‑
60％，硼元素15
‑
30％。
[0007]作为本专利技术优选的实施方式，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素18
‑
32％，铁元素48
‑
57％，硼元素20
‑
25％。
[0008]本专利技术CoFeB合金靶材内部晶粒尺寸均匀，有较高的透磁率，C和O含量极低，组分准确、均匀。
[0009]一种CoFeB合金靶材的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)配料：按所述CoFeB合金靶材中的元素组分及含量称取钴金属、铁金属和晶体硼进行配料，且称取所述晶体硼时，应当在所述CoFeB合金靶材中硼元素质量百分含量的基础上增加0.4
‑
0.8％的晶体硼，得到混合物料；
[0011](2)熔炼：在惰性气体氛围下，将所述混合物料进行熔炼，将熔炼后的熔体降温至1350
‑
1450℃，得到合金熔体；
[0012](3)雾化：将所述合金熔体进行雾化，将雾化后得到的粉体过筛，得到所述合金粉；
[0013](4)热压烧结：在模具内部依次喷涂氮化硼、覆盖钼纸，再将所述合金粉置于模具的钼纸之上进行预压；在真空条件下，将预压后的合金粉进行热压烧结，得到所述CoFeB合金靶材。
[0014]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(1)中，所述钴金属、铁金属和晶体硼的纯度为3N或4N。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(1)中，所述晶体硼尺寸为5
‑
10mm。
[0016]在熔炼过程中，由于B颗粒密度低，颗粒大小会漂浮在熔体表面难以熔化并均匀分散在熔体内部，且B容易氧化析出，常常影响合金粉组分准确性及均匀性。本专利技术当中选用的B原料为结晶硼，活泼性低，不易氧化，且在原料配料时B原料按照目标质量含量的基础上增加0.4
‑
0.8at％进行称量，既保证了组分的准确性，也能进一步降低合金氧含量。
[0017]此外，B的加入使CoFeB合金靶材具有较高的透磁率。
[0018]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中，所述熔炼的温度为1500
‑
1600℃，所述熔炼的时间为5
‑
10min。
[0019]作为本专利技术进一步优选的实施方式，作为本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中，所述熔炼的温度为1550℃，所述熔炼的时间为5min。
[0020]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中，所述惰性气体氛围的压力为0.6
‑
0.8MPa。
[0021]作为本专利技术进一步优选的实施方式，步骤(2)中，所述惰性气体氛围的压力为0.7MPa。
[0022]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中，所述惰性气体氛围为氩气、氮气、氦气氛围中的至少一种。
[0023]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(3)中，所述雾化喷嘴孔径为2
‑
5mm；所述雾化压力为1
‑
5MPa。
[0024]作为本专利技术进一步优选的实施方式，步骤(3)中，所述雾化喷嘴孔径为3mm；所述雾化压力为3MPa。
[0025]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(3)中，所述过筛的筛网目数为100
‑
200目。
[0026]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(3)中，所述合金粉的D50为30
‑
50μm。
[0027]作为本专利技术进一步优选的实施方式，步骤(3)中，所述合金粉的D50为45μm。
[0028]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(4)中，所述预压的压力为8
‑
10MPa，所述预压的时间为5
‑
10min。
[0029]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(4)中，所述真空条件为压力小于20Pa的条件。
[0030]作为本专利技术优选的实施方式，步骤(4)中，所述热压烧结具体为：先以8
‑
10℃/min的升温速率升温至800
‑
1300℃，保温20
‑
40min，然后加压至烧结压力30
‑
40Mpa，烧结80
‑
140min。
[0031]作为本专利技术进一步优选的实施方式，步骤(4)中，所述热压烧结具体为：先以10℃/min的升温速率升温至980℃，保温30min，然后加压至烧结压力35Mpa，烧结90min。
[0032]本专利技术的专利技术人发现可在一定范围内通过调节加压烧结的条件进而调控靶材内部的晶粒尺寸、靶材致密度以及透磁率。
[0033]热压烧结时常使用石墨纸来隔离物料和石墨模具，目的是避免杂质引入、防止靶材粘连，但会导致靶材被石墨纸以及石墨模具中的C污染，导致靶材内部C含量异常高，影响靶材后续的应用。本专利技术在模具内部喷涂氮化硼，能在一定程度隔离石墨模具中的碳；钼纸本身耐高温，不仅不会引入碳或其他杂质污染靶材，而且同时能起到隔离CoFeB合金粉与石
墨模具以及喷涂的氮化硼涂层的作用，从而有效避免CoFeB靶材中碳含量升高，获得了低C含量的CoFeB合金靶材。
[0034]作为本专利技术优选的实施方式，所述CoFeB合金靶材还需先经过去除靶材钼纸，然后按照图纸的要求进行磨床加工，磨床加工进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CoFeB合金靶材，其特征在于，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素15
‑
35％，铁元素50
‑
60％，硼元素15
‑
30％。2.如权利要求1所述的CoFeB合金靶材，其特征在于，包括如下质量百分含量的元素组分：钴元素18
‑
32％，铁元素48
‑
57％，硼元素20
‑
25％。3.权利要求1或2所述的CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配料：按所述CoFeB合金靶材中的元素组分及含量称取钴金属、铁金属和晶体硼进行配料，且称取所述晶体硼时，应当在所述CoFeB合金靶材中硼元素质量百分含量的基础上增加0.4
‑
0.8％的晶体硼，得到混合物料；(2)熔炼：在惰性气体氛围下，将所述混合物料进行熔炼，将熔炼后的熔体降温至1350
‑
1450℃，得到合金熔体；(3)雾化：将所述合金熔体进行雾化，将雾化后得到的粉体过筛，得到所述合金粉；(4)热压烧结：在模具内部依次喷涂氮化硼、覆盖钼纸，再将所述合金粉置于模具的钼纸之上进行预压；在真空条件下，将预压后的合金粉进行热压烧结，得到所述CoFeB合金靶材。4.如权利要求3所述的CoFeB合金靶材的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述热压烧结具体为：先以8
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊飞，蔡新志，童培云，朱刘，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：