Co-TiO_2纳米复合薄膜中化学状态和磁电阻的基底温度依赖性（英文）

采用磁控溅射法在不同基底温度下制备Co-TiO_2纳米复合薄膜。所合成的纳米复合薄膜由TiO_2非晶基体和分散其中的Co颗粒组成,呈铁磁和超顺磁共存的特性。随着基底温度从室温升高到400°C,Co颗粒尺寸逐渐增大,氧化程度明显降低。因此,在Co含量相同的情况下,随着基底温度的升高(从室温升高至400°C),饱和磁化强度从0.13增加到0.43 T。在高基底温度下,一部分Co颗粒聚集形成导电路径,导致电阻率从1600快速下降至76μΩ·m。即使在电阻率低至76μΩ·m的情况下,依然能获得Co-TiO_2的磁电阻性能。结果表明,纳米复合薄膜在室温下具有低Co氧化、高磁化强度和磁阻特性。     

磁性金属纳米颗粒及其交换耦合结构的化学制备及其磁学性能

磁性金属纳米颗粒在高密度磁存储、催化和生物医学等领域具有重要的应用,引起了科研工作者的广泛兴趣。软磁-硬磁双相交换耦合金属纳米颗粒结合了软磁相材料高饱和磁化强度和硬磁相材料高矫顽力,显著增强了磁能积,为设计和制备新一代高性能新型永磁材料提供了方法。相比于物理法,化学法能够实现磁性纳米颗粒尺寸和形状的精确控制,并通过调控组成和形貌改善其磁学性能,因此成为制备磁性纳米颗粒的常用方法。介绍了单相铁、钴、镍及其合金金属纳米颗粒、稀土永磁纳米材料等的化学制备,并阐述了交换耦合原理及耦合磁体研究的最新进展。     

纳米颗粒TiO2化学复合镀层的功能特性

本文研究了化学镀Ni-P-TiO2(纳米颗粒)复合镀层的磁学性能和光催化性能。实验结果显示，纳米颗粒化学复合镀层是较好的高耐磨软磁材料；其光催化性能和粉体纳米TiO2不相上下。这些优越的性能展示了纳米颗粒复合镀层具有良好的应用前景。     

纳米高频软磁薄膜材料研究进展

由于高频软磁薄膜材料具有巨大的应用前景因此获得了人们广泛的关注。对纳米合金软磁薄膜、纳米软磁颗粒膜、多层膜以及图形化薄膜进行了分类综述,分别介绍了各类薄膜的制备方法、化学成分、微观结构特点和高频物理性能,并对影响其性能的主要因素进行了讨论。由于纳米高频软磁薄膜材料相对于传统磁性材料具有显著优势,所以纳米合金软磁薄膜有望取代铁氧体作为制作高频磁性器件的主要应用材料。由于纳米软磁颗粒膜、多层膜以及新兴的图形化薄膜具有材料结构设计和物性剪裁的自由度,因此将是今后的重点研究方向。     

纳米复合磁体

α—Fe是具有极高饱和磁化强度的软磁相,而Nd2Fe14B则是具有高度结晶磁各向异性的硬磁相,这两相以纳米尺寸周期性组合成一体的复合材料即称之为纳米复合磁体。这种软磁相与硬磁相通过交换耦合作用而形成具有很高饱和磁化强度和矫顽力的单一相,在理论上可得到前所未有的高磁能积。例如由软磁相Fe45Co35与硬磁相Sm2Fe13N3所组成的纳米复合磁体,     

纳米晶型结构对化学复合镀层性能的影响

研究了复合镀层中TiO2纳米颗粒的晶体结构对化学复合镀层的性能的影响。结果显示TiO2分别以非晶态、锐态矿型、金红石形结构纳米颗粒存在在复合镀层中，镀层的硬度耐磨性、高温抗氧化性、磁学性能和光催化性能均显著不同。     

非平衡磁控溅射离子镀Cu-Nb纳米晶薄膜的微观结构及性能

研究了Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。使用非平衡磁控溅射离子镀技术,在具有(100)晶面的单晶Si基体和玻璃基体上制备不同Nb含量的Cu-Nb纳米晶薄膜,研究Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。将样品置于卧式真空退火炉中进行400 ℃退火,用配备了能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和四探针电阻率测试仪等分析了退火前后薄膜的微观结构、力学性能与电学性能。结果表明,沉积态Cu-Nb薄膜表面由致密的纳米晶组成,表面粗糙度最高仅为8.54 nm,且无明显的孔洞和裂纹等缺陷。随着Nb含量的增加,薄膜的平均晶粒尺寸下降5 nm,薄膜的硬度也因细晶强化而有所增加,在靶电流为1.3 A时达到最大值4.9 GPa。退火态样品在硬度、弹性模量、平均晶粒尺寸和表面粗糙度方面与沉积态薄膜相比有较小的变化,Cu-Nb薄膜表现出优良的热稳定性。Nb的加入可有效细化晶粒,达到细晶强化的效果,同时Cu-Nb不互溶的特性使得纳米晶薄膜在高温下也可保持较好的热稳定性。Nb靶溅射电流为0.5 A 时薄膜综合性能最佳,此时沉积态Cu-Nb薄膜的电阻率最低,为3.798×10^-7 Ω/m,硬度和弹性模量高达4.6 GPa和139.5 GPa,薄膜厚度为1050 nm,粗糙度R_a为4.70 nm。     

低稀土钕—铁—钴—钒—硼系纳米复合磁体

由Ｎｄ2 Ｆｅ14 Ｂ硬磁相与α -Ｆｅ软磁相所组成的纳米复合磁体 ,通过调节其Ｎｄ和Ｂ含量即可比较容易地调整这种磁体的硬磁相与软磁相之相比率。用熔体快淬法制得的软磁相比率约 2 0 % (体积 )的磁体 (稀土含量 8%～ 9% (原子 ) ) ,可得到最好的磁特性。如果根据以微磁学为基     

微磁器件与软磁薄膜

介绍磁学发展趋势之一的微磁器件及其对软磁材料的要求，简述了这类软磁材料的研究现状。分别列举非晶和纳米晶高阻单层磁性膜，多层薄膜及复合各向异性多层膜的最新研究水平及进一步发展的方向。     

氧化铝粉末表面的快速镍金属化及其磁学性质

基于溶液/氧化铝界面的自催化氧化-还原反应,实现了金属镍在氧化铝粉末表面上的快速化学沉积,制备了氧化铝颗粒表面包覆镍层的微粉产物。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、剖面金相显微分析和傅立叶变换红外光谱(FTIR)综合表征了产物的形貌及结构。镍金属壳层由纳米级大小的晶体镍颗粒组成,厚度为2μm左右。镍包氧化铝产物具有类似于金属镍的导电性和磁学特性,其压片电阻率近似为零;饱和磁化强度(Ms)为39.6A·m2·kg-1,剩余磁化强度(Mr)6.0A·m2·kg-1,矫顽力(Hc)为6336A/m。     

Soft magnetic properties of (Ni50Fe50)SiO2 granular thin films for high frequency application

series of (Ni50Fe50)x(SiO2)(1-x) films with different volume fraction x was fabricated by magnetron co-sputtering technique. The microstructure, magnetic and electrical properties were investigated systematically by using X-ray diffraction, transmission electronic microscope, vibrating sample magnetometer and the traditional four point measurement method of resistivity. The results show that the samples consist of nano-scaled Ni50Fe50metallic particles with fcc structure uniformly embedded in amorphous insulating SiO2 matrix, and the particle size decreases with the decrease of x . The rapid change of coercivity with x is observed, and a minimum value 160 A·m-1 of Hc was obtained for the sample of x =0.83 with film thickness of 180 nm, which can be contributed to the exchange coupling between nano-scaled Ni50Fe50 particles. At the frequency lower than 1 GHz, the real part μ' of complex permeability keeps about 110 and the image part μ" is less than 15. Besides, this film exhibits high resistivity ρ=263 μΩ·cm, high saturation magnetization 4π Ms=1.25 T, high in-plane magnetic anisotropy field Hk=6.37 kA·m-1 , and the ferromagnetic resonance (FMR) frequency is estimated to be 2.8 GHz. Therefore, this film can be used in high frequency devices operating over 2 GHz.     

Fe基软磁性薄膜的电化学合成研究进展

Fe基软磁材料主要有FeNi合金、FeCo合金和FeSi合金等.由于它们具备高磁化强度、高磁化率和低矫顽力等优异的软磁性能,而被广泛应用于电子、电气、国防等领域.随着科技的发展,要求电子元器件具有更小的尺寸和更优异的性能,因而对软磁性材料薄膜化的需求也日益迫切.从电化学基本原理出发,针对当前的研究现状,对电沉积合成Fe基软磁性薄膜材料的各个工艺参数的影响与调控进行了简单的分析与介绍.主要介绍了电沉积方法,并介绍了电沉积法多种调控沉积层成分、形貌、厚度以及性能的手段.随后介绍了Fe基软磁性薄膜的电沉积工艺研究现状,研究表明,沉积电流、镀液组成、镀液pH值、温度、沉积时间、外加磁场等因素均会影响磁性薄膜的组成及性能.此外,单独介绍了FeSi合金电化学制备复合电沉积技术,主要介绍了FeSi合金复合共沉积中硅的分散性问题,并对铁硅合金的电沉积研究现状作了简单总结.主要的目的在于能对当前Fe基软磁性材料的研究现状有一定的掌握,并对以后的发展使用提供借鉴.     

热处理对FeCuNbSiB单层膜磁性能的影响

本文研究了热处理对FeCuNbSiB薄膜结构及磁性能的影响。XRD分析表明制备态的FeCuNbSiB为非晶态,并且在300℃热处理仍然保持非晶态。300℃热处理后,薄膜释放应力,软磁性能有所提高。热处理温度进一步升高,薄膜由非晶态转化为纳米晶,矫顽力及饱和磁化场明显增加,磁矩向垂直膜面方向转动,软磁性能下降。     

FeGaB (25 nm)/Al2O3/FeGaB(25 nm)多层薄膜结构：氧化铝(Al2O3)厚度变化对静态与动态磁性能的影响

铁镓(FeGa)薄膜与其它软磁材料相比具有较大的磁致伸缩常数,在设计集成磁性传感器芯片中具有独特的优势,本文通过采用非磁性掺杂和多层膜方法来控制这种合金薄膜的磁学与电学性能参数。我们实验发现在掺杂一定量硼(B)元素后,厚度小于30 nm的FeGa薄膜顽力可以得到显著降低,而对于较厚薄膜在插入超薄Al2 O3中间层后软磁性能可以得到同样程度显著改善,同时饱和磁化(Ms)变化可忽略。对于我们制备的FeGaB (25 nm)/Al2O3(0.5 nm)/FeGaB(25 nm)多层膜,其易轴矫顽力可以小到0.98 Oe,电阻率与50nm单层FeGaB膜相比增加了1.5倍,同时具有吉赫兹高磁导率谱。样品微结构分析表明,磁性颗粒结晶质量和物理尺寸的减小对软磁性改善起到重要作用,另外我们也讨论分析了静磁相互作用和表面形貌对磁畴运动及矫顽力的影响。本文发展的掺杂与多层膜混合方案来来增强电磁性能的方法,也可应用于其他类型的软磁材料系统。     

Relationship between structure and electrical resistivity in nano-structured copper-containing carbon films

The microstructure evolution of carbon/copper (C/Cu) films and its relation to the variation of film electrical resistivity has been studied. The films doped with copper in the range of 1.4-22.6 at.% Cu, were deposited by dc magnetron sputtering of composite graphite-copper target. The microstructure of films was studied by Raman spectroscopy and electron diffraction. The electrical resistivity was measured parallel and perpendicular to the substrate surface. The introducing of copper atoms into carbon matrix which consists of disordered graphite-like nano-clusters results in additional distortion of film microstructure at low copper content and some ordering of it at high copper content. At low copper concentrations the additional distortion of graphite-like clusters prevails over the input to electrical conductivity from copper atoms thus increasing the electrical resistivity of C/Cu films. At high copper concentrations the input to electrical conductivity is predominant and the film resistivity decreases.     

含硼、磷添加剂对电沉积CoNiFe软磁薄膜的影响(英文)

采用循环伏安法制备CoNiFe、CoNiFeB和CoNiFeP软磁薄膜。采用SEM、EDS和XRD进行薄膜形貌、成分及相组成分析,应用振动样品磁强计(VSM)测量其软磁性能,并采用电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线研究其腐蚀阻力。结果表明,电沉积CoNiFe、CoNiFeB和CoNiFeP软磁薄膜为晶态和非晶态混合体,含硼、磷添加剂可促进非晶相的形成;CoNiFe和CoNiFeB具有纳米结构;含硼添加剂可提高薄膜的致密度和阻力,并使矫顽力从851.48A/m降低至604.79A/m,而磁饱和强度基本不变。含磷添加剂可增加薄膜粒子的尺寸并降低其耐蚀性,并使CoNiFeP薄膜的矫顽力增加至12485.79A/m,磁饱和强度大幅度降低至1.25T。     

CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

目的通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n-2)Cr2O(2n-1)相当6≤n≤9时,在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能,并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜,研究了退火处理前后,不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果随着Ti含量的降低,原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少,膜基结合力先增加后降低,摩擦系数变化幅度不明显,约为0.3,磨损率为3×10-8 mm3/(N·m)。退火处理后,薄膜的结晶度提高,随着Ti含量的降低,薄膜硬度增大,膜基结合力提高,摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论退火处理后的薄膜如Ti含量过高,会生成Cr2Ti4O11、Cr Ti O3和Cr_2O_3复合相,从而结构变疏松,力学性能和摩擦学性能变差。     

INFLUENCES OF NEODYMIUM ON MAGNETIC CHARACTERISTICS OF ELECTROPLATING CoNdNiMnP FILMS

In order to improve the performances of electroplating permanent magnetic films, ncodymium is introduced into the electroplating CoNiMnP permanent magnetic films. The influences of the neodymium content are also investigated by varying NdCl3 plating bath concentration. The neodymium-doped films are analyzed by energy dispersive spectrum (EDS), vibrating sample magnetometer (VSM) and magnetic force microscope (MFM). The experimental results show that high magnetic performances of CoNdNiMnP permanent magnetic films with vertical anisotropy could be fabricated with current density 5mA/crne at room temperature. With the increasing of neodymium contents, the magnetic properties of films were improved. However when neodymium contents exceeded 3.5wt%, the magnetic properties of films are not improved any more. The increase of film magnetic properties results from the ferromagnetic-coupling between light rare earth element-neodymium and transition metal element-cobalt.     

Ni-Fe-P/粉煤灰漂珠磁性复合材料的制备与表征

采用化学镀法在粉煤灰漂珠表面镀覆了Ni-Fe-P合金层,制备了Ni-Fe-P/漂珠磁性复合材料,并对其合成机理进行了分析.利用SEM,EDX,XRD及VSM对化学镀前后漂珠的表面形貌、成分、结构及磁性能进行了表征.结果表明:化学镀后漂珠表面包覆了均匀致密的Ni-Fe-P镀层;经不同温度热处理后,镀态镀层的非晶相结构转变...     

MoS2-Ti自润滑复合薄膜的高温摩擦学性能研究

目的探究Ti含量对MoS₂-Ti复合薄膜高温摩擦学性能的影响,制备高温摩擦性能良好的MoS₂-Ti复合薄膜。方法采用射频和直流双靶共溅射技术沉积了不同Ti含量的MoS₂-Ti复合薄膜,研究了Ti含量对MoS₂-Ti薄膜微观结构和力学性能的影响,进一步探究了MoS₂-Ti复合薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能。采用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),对薄膜的成分、晶相结构及微观形貌进行分析。利用显微维氏硬度计测试薄膜的力学性能,通过UMT-TriboLab摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。此外,采用SEM、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS),对薄膜的磨痕形貌及对偶球转移膜的成分进行分析。结果Ti掺杂促进了MoS₂薄膜以(002)晶面择优取向生长,且提高了薄膜的致密度,薄膜硬度从70HV提升到350HV。MoS₂-Ti复合薄膜在高温环境下的摩擦性能,随Ti含量的增加呈先上升后下降的趋势,其中Ti原子数分数为6.81%的MoS₂-Ti复合薄膜具有较低的摩擦因数和磨损率。通过对转移膜的成分进行分析,发现处于300℃高温环境下,Ti原子数分数为13.51%的MoS₂-Ti复合薄膜由于在摩擦过程中生成的氧化物较多,其耐磨性能开始下降。结论Ti含量对MoS₂-Ti复合薄膜的高温摩擦学性能有明显的影响,掺杂适量Ti能显著提高MoS₂薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能。