一种磁性随机存储材料用前驱体α-醛亚胺基Fe(II)化合物

本发明涉及一种磁性随机存储材料用前驱体α-醛亚胺基fe(ii)化合物，属于功能材料和微电子材料。

背景技术：

1、随着互联网、物联网以及大数据的发展，信息存储技术也在不断面临新的要求和挑战。信息存储技术发展的核心在于信息存储材料，全球各大国家和公司均对此投入了巨大研发力量。其中，磁性随机存储技术是利用一种具有大的磁阻效应的设备在一种稳定的磁性状态下存储数据，数据的读出通过测定设备的阻力实现，与其他随机存储技术相比具有高集成度、高速读取写入能力、重复可读写次数近乎无穷大、低功耗和高抗辐射能力以及最为突出的非易失性等明显优势。磁性随机存储技术的发展关键在于磁性随机存储材料的发展。

2、目前，磁性随机存储材料主要由适当的铁磁性材料以及它们的合金构成，其中主要包括以fe为基础的金属fe、cofe、nife、cofeb、feox等金属或金属合金薄膜材料。

3、磁性随机存储材料的传统制备方法主要包括磁控溅射、分子束外延、脉冲激光沉积等方法；然而，随着微电子器件特征尺寸的不断减小以及器件结构纵宽比不断加大，使得材料填充面临巨大的困难，传统沉积方法(在沟槽开口处沉积材料较快，而沟槽底部较慢，会导致沟槽底部的阶梯覆盖率不佳而造成器件失效)已经不能满足要求；化学气相沉积(cvd)和原子层沉积(ald)技术由于自身所具有的保形性好、均匀性好等方面的优势成为了新的器件制作技术。在cvd/ald工艺技术中，前驱体的性质至关重要，要求前驱体具有优良的挥发性、热稳定性以及反应活性；还需要具有高的纯度、易于储存、无毒害、易于合成、价格低廉，以便于操作使用和储存运输。因此，是否具有合适的前驱体影响着整个cvd/ald过程的成败。

4、目前，报道能够应用于cvd/ald技术制备得到金属铁及相关薄膜的铁前驱体仍然分别存在以下问题中的一个或几个：

5、挥发性过低；

6、容易自燃且具有高毒性，这增加了其使用危险性；

7、热稳定性过低，容易发生分解/挥发、不能长期储存；

8、所制备薄膜容易具有较高的碳含量等等。

9、同时，不同前驱体因自身结构和工艺参数等原因还会直接影响最终制备的薄膜材料的成分与性能。

10、目前，所开发出的fe前驱体的种类及数量相对较少，还不足以满足人们针对不同种类、性能材料的制备所产生的巨大需求。因此，在相关技术领域不断更新换代的大背景下，探索合成更多类型的cvd/ald fe前驱体，以满足日益增进/提高的需求，变得十分紧要。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、能够应用于cvd/ald技术制备得到金属铁及相关薄膜的铁前驱体仍然存在问题，比如：热稳定性过低、挥发性低等。

3、能够应用于cvd/ald技术的fe前驱体的种类及数量相对较少。

4、[技术方案]

5、为了解决上述问题，本发明提供了一种磁性随机存储材料用前驱体α-醛亚胺基fe(ii)化合物；且其合成方法简单、条件温和，在正己烷、甲苯、乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃等有机溶剂中有较好的溶解性，有良好的挥发性和热稳定性，成膜连续均匀，具有良好的成膜性能。

6、本发明的第一个目的是提供一种α-醛亚胺基fe(ii)化合物，其结构式如式ⅰ：

7、

8、其中，r为氢原子、c1-c6烷基、c2-c5链烯基、c2-c5环烷基、c6-c10芳基或-si(r1)3，r1为c1-c6烷基。

9、在本发明的一种实施方式中，α-醛亚胺基fe(ii)化合物的结构式如下：

10、

11、本发明的第二个目的是提供一种制备α-醛亚胺基fe(ii)化合物的方法，包括如下步骤：

12、(1)将α-醛亚胺类化合物或其衍生物溶解在乙醚中，在-78～0℃保持搅拌的条件下加入金属锂，然后恢复到室温后继续搅拌反应24～48h，得到反应混合液；

13、(2)将二氯化铁溶解在乙醚中，得到二氯化铁乙醚溶液；

14、(3)在-78℃下，将反应混合液加入二氯化铁乙醚溶液中，缓慢升温至室温，在室温下继续搅拌反应10～24小时；

15、(4)反应结束后，除去易挥发物；然后加入溶剂进行溶解，过滤提取，收集滤液，重结晶，得到α-醛亚胺基fe(ii)化合物。

16、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中α-醛亚胺类化合物为叔丁基α-醛亚胺、苯基α-醛亚胺、三甲基硅基α-醛亚胺中的一种或几种。

17、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中α-醛亚胺类化合物或其衍生物与乙醚的质量比为1:10～1:20。

18、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中搅拌的速度为100～1000转/min。

19、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中α-醛亚胺类化合物或其衍生物与金属锂的摩尔比为1:1～1:1.2。

20、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中室温为20～30℃。

21、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中二氯化铁与乙醚的质量比1:10～1:20。

22、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中反应混合液中的α-醛亚胺或其衍生物与二氯化铁乙醚溶液中的二氯化铁的摩尔比为2:(0.9～1.1)。

23、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中反应混合液是一次性加入二氯化铁乙醚溶液。

24、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中升温速度为0.5～1℃/min。

25、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中室温为20～30℃。

26、在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中搅拌的速度为100～1000转/min。

27、在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中除去易挥发物是通过减压去除。

28、在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中溶剂为己烷或甲苯。

29、在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中重结晶是在-30℃反复重结晶。

30、在本发明的一种实施方式中，制备α-醛亚胺基fe(ii)化合物的方法的合成路线如下：

31、

32、本发明的第三个目的是提供一种磁性随机信息存储材料，其采用了本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物。

33、本发明的第四个目的是提供一种cvd沉积fe基薄膜，其采用了本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物。

34、本发明的第五个目的是提供一种cvd沉积fe基薄膜的方法，所述的方法是以α-醛亚胺基fe(ii)化合物作为前驱体；cvd沉积过程中使用的生长参数为：总压力15torr，n2流量：120ml/min，o2：100ml/min，沉积时间：30min，沉积温度：300～400℃，成膜速率为：4.6～8.1nm/min。

35、本发明的第六个目的是提供一种提升cvd fe前驱体挥发性和热稳定性的方法，所述的方法采用了本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物。

36、本发明的第七个目的是本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物、cvd沉积fe基薄膜在微电子材料制备领域中的应用。

37、在本发明的一种实施方式中，所述的应用是用于制备磁性随机信息存储材料。

38、在本发明的一种实施方式中，所述的应用是以上述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物作为前驱体，通过化学气相沉积工艺或者原子层沉积工艺制备金属或金属合金薄膜。

39、[有益效果]

40、(1)本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物可以用作cvd/ald的前驱体，通过化学气相沉积(cvd)或原子层沉积(ald)工艺，制备fe基薄膜如feox膜。

41、(2)本发明所述的α-醛亚胺基fe(ii)化合物具有以下优点：

42、合成方法简便，条件温和，大大降低了前驱体材料的合成成本；

43、在正己烷、甲苯、乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃等有机溶剂中有较好的溶解性，使得前驱体运输、输送以及加工过程变得简单易操作；

44、有良好的挥发性和热稳定性，如：经过热重(tg)法对前驱体热学性质的测试，常压下双(叔丁基-α-醛亚胺)基fe(ii)前驱体的t50为214.8℃，最小残余质量为6.74％；

45、具有良好的成膜性能，以双(叔丁基-α-醛亚胺)基fe(ii)前驱体为例，以n2为载气，以o2为反应气，300℃条件下，可形成连续均匀、纯度高的cvd feox膜。