本發(fā)明涉及一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)材料用前驅(qū)體α-醛亞胺基fe(ii)化合物，屬于功能材料和微電子材料。

背景技術(shù)：

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)的發(fā)展，信息存儲(chǔ)技術(shù)也在不斷面臨新的要求和挑戰(zhàn)。信息存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的核心在于信息存儲(chǔ)材料，全球各大國家和公司均對(duì)此投入了巨大研發(fā)力量。其中，磁性隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)是利用一種具有大的磁阻效應(yīng)的設(shè)備在一種穩(wěn)定的磁性狀態(tài)下存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的讀出通過測定設(shè)備的阻力實(shí)現(xiàn)，與其他隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)相比具有高集成度、高速讀取寫入能力、重復(fù)可讀寫次數(shù)近乎無窮大、低功耗和高抗輻射能力以及最為突出的非易失性等明顯優(yōu)勢。磁性隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于磁性隨機(jī)存儲(chǔ)材料的發(fā)展。

2、目前，磁性隨機(jī)存儲(chǔ)材料主要由適當(dāng)?shù)蔫F磁性材料以及它們的合金構(gòu)成，其中主要包括以fe為基礎(chǔ)的金屬fe、cofe、nife、cofeb、feox等金屬或金屬合金薄膜材料。

3、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)材料的傳統(tǒng)制備方法主要包括磁控濺射、分子束外延、脈沖激光沉積等方法；然而，隨著微電子器件特征尺寸的不斷減小以及器件結(jié)構(gòu)縱寬比不斷加大，使得材料填充面臨巨大的困難，傳統(tǒng)沉積方法(在溝槽開口處沉積材料較快，而溝槽底部較慢，會(huì)導(dǎo)致溝槽底部的階梯覆蓋率不佳而造成器件失效)已經(jīng)不能滿足要求；化學(xué)氣相沉積(cvd)和原子層沉積(ald)技術(shù)由于自身所具有的保形性好、均勻性好等方面的優(yōu)勢成為了新的器件制作技術(shù)。在cvd/ald工藝技術(shù)中，前驅(qū)體的性質(zhì)至關(guān)重要，要求前驅(qū)體具有優(yōu)良的揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性以及反應(yīng)活性；還需要具有高的純度、易于儲(chǔ)存、無毒害、易于合成、價(jià)格低廉，以便于操作使用和儲(chǔ)存運(yùn)輸。因此，是否具有合適的前驅(qū)體影響著整個(gè)cvd/ald過程的成敗。

4、目前，報(bào)道能夠應(yīng)用于cvd/ald技術(shù)制備得到金屬鐵及相關(guān)薄膜的鐵前驅(qū)體仍然分別存在以下問題中的一個(gè)或幾個(gè)：

5、揮發(fā)性過低；

6、容易自燃且具有高毒性，這增加了其使用危險(xiǎn)性；

7、熱穩(wěn)定性過低，容易發(fā)生分解/揮發(fā)、不能長期儲(chǔ)存；

8、所制備薄膜容易具有較高的碳含量等等。

9、同時(shí)，不同前驅(qū)體因自身結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)等原因還會(huì)直接影響最終制備的薄膜材料的成分與性能。

10、目前，所開發(fā)出的fe前驅(qū)體的種類及數(shù)量相對(duì)較少，還不足以滿足人們針對(duì)不同種類、性能材料的制備所產(chǎn)生的巨大需求。因此，在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域不斷更新?lián)Q代的大背景下，探索合成更多類型的cvd/ald?fe前驅(qū)體，以滿足日益增進(jìn)/提高的需求，變得十分緊要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、[技術(shù)問題]

2、能夠應(yīng)用于cvd/ald技術(shù)制備得到金屬鐵及相關(guān)薄膜的鐵前驅(qū)體仍然存在問題，比如：熱穩(wěn)定性過低、揮發(fā)性低等。

3、能夠應(yīng)用于cvd/ald技術(shù)的fe前驅(qū)體的種類及數(shù)量相對(duì)較少。

4、[技術(shù)方案]

5、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)材料用前驅(qū)體α-醛亞胺基fe(ii)化合物；且其合成方法簡單、條件溫和，在正己烷、甲苯、乙醚、二氯甲烷、四氫呋喃等有機(jī)溶劑中有較好的溶解性，有良好的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，成膜連續(xù)均勻，具有良好的成膜性能。

6、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種α-醛亞胺基fe(ii)化合物，其結(jié)構(gòu)式如式ⅰ：

7、

8、其中，r為氫原子、c1-c6烷基、c2-c5鏈烯基、c2-c5環(huán)烷基、c6-c10芳基或-si(r1)3，r1為c1-c6烷基。

9、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，α-醛亞胺基fe(ii)化合物的結(jié)構(gòu)式如下：

10、

11、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制備α-醛亞胺基fe(ii)化合物的方法，包括如下步驟：

12、(1)將α-醛亞胺類化合物或其衍生物溶解在乙醚中，在-78～0℃保持?jǐn)嚢璧臈l件下加入金屬鋰，然后恢復(fù)到室溫后繼續(xù)攪拌反應(yīng)24～48h，得到反應(yīng)混合液；

13、(2)將二氯化鐵溶解在乙醚中，得到二氯化鐵乙醚溶液；

14、(3)在-78℃下，將反應(yīng)混合液加入二氯化鐵乙醚溶液中，緩慢升溫至室溫，在室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)10～24小時(shí)；

15、(4)反應(yīng)結(jié)束后，除去易揮發(fā)物；然后加入溶劑進(jìn)行溶解，過濾提取，收集濾液，重結(jié)晶，得到α-醛亞胺基fe(ii)化合物。

16、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中α-醛亞胺類化合物為叔丁基α-醛亞胺、苯基α-醛亞胺、三甲基硅基α-醛亞胺中的一種或幾種。

17、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中α-醛亞胺類化合物或其衍生物與乙醚的質(zhì)量比為1:10～1:20。

18、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中攪拌的速度為100～1000轉(zhuǎn)/min。

19、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中α-醛亞胺類化合物或其衍生物與金屬鋰的摩爾比為1:1～1:1.2。

20、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中室溫為20～30℃。

21、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中二氯化鐵與乙醚的質(zhì)量比1:10～1:20。

22、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(3)中反應(yīng)混合液中的α-醛亞胺或其衍生物與二氯化鐵乙醚溶液中的二氯化鐵的摩爾比為2:(0.9～1.1)。

23、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(3)中反應(yīng)混合液是一次性加入二氯化鐵乙醚溶液。

24、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(3)中升溫速度為0.5～1℃/min。

25、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(3)中室溫為20～30℃。

26、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(3)中攪拌的速度為100～1000轉(zhuǎn)/min。

27、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(4)中除去易揮發(fā)物是通過減壓去除。

28、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(4)中溶劑為己烷或甲苯。

29、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，步驟(4)中重結(jié)晶是在-30℃反復(fù)重結(jié)晶。

30、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，制備α-醛亞胺基fe(ii)化合物的方法的合成路線如下：

31、

32、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種磁性隨機(jī)信息存儲(chǔ)材料，其采用了本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物。

33、本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種cvd沉積fe基薄膜，其采用了本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物。

34、本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種cvd沉積fe基薄膜的方法，所述的方法是以α-醛亞胺基fe(ii)化合物作為前驅(qū)體；cvd沉積過程中使用的生長參數(shù)為：總壓力15torr，n2流量：120ml/min，o2：100ml/min，沉積時(shí)間：30min，沉積溫度：300～400℃，成膜速率為：4.6～8.1nm/min。

35、本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種提升cvd?fe前驅(qū)體揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的方法，所述的方法采用了本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物。

36、本發(fā)明的第七個(gè)目的是本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物、cvd沉積fe基薄膜在微電子材料制備領(lǐng)域中的應(yīng)用。

37、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述的應(yīng)用是用于制備磁性隨機(jī)信息存儲(chǔ)材料。

38、在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述的應(yīng)用是以上述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物作為前驅(qū)體，通過化學(xué)氣相沉積工藝或者原子層沉積工藝制備金屬或金屬合金薄膜。

39、[有益效果]

40、(1)本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物可以用作cvd/ald的前驅(qū)體，通過化學(xué)氣相沉積(cvd)或原子層沉積(ald)工藝，制備fe基薄膜如feox膜。

41、(2)本發(fā)明所述的α-醛亞胺基fe(ii)化合物具有以下優(yōu)點(diǎn)：

42、合成方法簡便，條件溫和，大大降低了前驅(qū)體材料的合成成本；

43、在正己烷、甲苯、乙醚、二氯甲烷、四氫呋喃等有機(jī)溶劑中有較好的溶解性，使得前驅(qū)體運(yùn)輸、輸送以及加工過程變得簡單易操作；

44、有良好的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，如：經(jīng)過熱重(tg)法對(duì)前驅(qū)體熱學(xué)性質(zhì)的測試，常壓下雙(叔丁基-α-醛亞胺)基fe(ii)前驅(qū)體的t50為214.8℃，最小殘余質(zhì)量為6.74％；

45、具有良好的成膜性能，以雙(叔丁基-α-醛亞胺)基fe(ii)前驅(qū)體為例，以n2為載氣，以o2為反應(yīng)氣，300℃條件下，可形成連續(xù)均勻、純度高的cvd?feox膜。