利用磁力显微镜研究倾斜溅射对TbFe薄膜磁性能的影响

磁力显微镜(MFM)作为研究表面磁结构的有力工具已广泛应用于磁性薄膜的研究TbFe磁致伸缩薄膜在实际应用中要求易磁化轴平行于膜面，以获得较低的面内饱和场Hs。传统的成膜技术难以实现这一目标，采用倾斜溅射方法制备ThFe薄膜可有效降低面内饱和场Hs。通过测量样品的磁滞回线可以发现，易磁化轴随着溅射角度的增加逐渐偏离样品的法线方向，而取向于平行膜面。本研究工作利用MFM研究了不同溅射角度得到的TbFe薄膜的磁畴结构。发现薄膜的磁畴结构随着溅射角度的增加逐渐由垂直畴转化为水平畴，与磁滞回线测量得到的易磁化轴方向发生偏转的结果相吻合。     

C/FePt/Fe纳米薄膜的微结构和磁特性

利用超高真空磁控溅射方法制备了一系列不同C层厚度的C/FePt/Fe纳米薄膜,然后进行原位高温退火。应用X射线衍射仪(XRD)分析了样品的晶体结构,利用扫描探针显微镜(SPM)观测了表面形貌和磁畴结构,通过振动样品磁强计(VSM)测量了磁性。结果表明,薄膜的微结构和磁特性随C覆盖层厚度的变化有着非常显著的变化。C的加入使样品表面更加光滑,使10 nm厚的C覆盖层样品获得了0.3 nm的粗糙度和3.8 nm的颗粒尺寸。C覆盖层减弱了磁性颗粒间的磁偶极作用,同时减弱了磁性颗粒间的交换耦合作用,提高了L10织构的有序化程度,进而增大了样品的矫顽力,矫顽力达到了987 kA/m。     

溶胶pH值对CoFe_2O_4/SiO_2复合薄膜结构和磁性能的影响

采用sol-gel法制备了纳米CoFe2O4/SiO2复合薄膜(样品)。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、振动样品磁强计对样品的结构、形貌和磁性能进行了研究。结果表明:随着溶胶pH值的减小,样品中CoFe2O4的平均晶粒尺寸变小,CoFe2O4晶粒沿(111)晶面择优取向生长。样品的矫顽力随着平均晶粒尺寸的减小明显变大,当溶胶pH值为0.29时,垂直和平行膜面的矫顽力分别为290 kA.m–1和250 kA.m–1,样品具有较明显的垂直磁各向异性。当溶胶pH值为0.59时,样品垂直和平行膜面的剩磁比(Mr/Ms)分别为53.2%和51.5%。     

Fe膜及磁场沉积对TbDy-Fe膜磁伸性能的影响

为了提高TbDv-Fe膜的低场磁敏性,采用离子束溅射沉积(IBSD)法制备TbDy-Fe超磁致伸缩薄膜,分别研究了纯Fe膜与TbDy-Fe单层膜、TbDy-Fe/Fe耦合多层膜的复合及磁场下溅射沉积对TbDy-Fe膜磁致伸缩性能的影响;用振动样品磁强计(VSM)测试薄膜磁滞回线,用电容位移测量仪测试薄膜悬臂梁自由端偏转量,并计算出磁致伸缩系数λ.结果表明,由IBSD法制备的纯Fe膜、TbDy-Fe单层膜、TbDy-Fe/Fe复合膜的易磁化轴均平行于膜面,TbDy-Fe/Fe复合膜在低场下的磁化强度与磁导率均高于TbDy-Fe单层膜(在100 kA/m时,TbDy-Fe/Fe复合膜的磁化强度比TbDy-Fe单层膜高173%).纯Fe膜分别与TbDy-Fe单层膜、TbDy-Fe/Fe耦合多层膜进行复合均可提高薄膜磁致伸缩性能;磁场下溅射沉积所得180 nm纯Fe膜 640 nmTbDy-Fe/Fe耦合多层膜,由于在其膜面内短轴方向产生感生磁各向异性,从而使磁致伸缩性能得到进一步的提高,在150 kA/m的磁场下它的λ值可达到650×10-6.     

垂直磁化膜微畴结构的SEM观察

随着微磁学的高密度磁存贮技术的迅速发展,人们迫切需要以更高的分辨率观察大块试样表面的微畴结构。通常使用的粉纹图法和磁光法等观察方法已不能满足要求。本文研究了用SEM观察垂直磁化膜微畴结构的方法和观察结果,获得了满意的效果。该法主要分两部分:1.在试样表面制作高质量的粉纹图;2.用高倍率二次电子象观察试样表面磁性粒子的分布,从而可显示出磁畴的精细结构和磁化方向。图1是YIG单品垂直磁化膜在退磁态的磁畴结构象。图中磁性粒子的聚集图案清楚地显示出该薄膜具有片状“迷宫畴”结构,畴宽约1.9μm,饱和磁化失量Ms垂直于膜面,+Ms和-Ms呈周期分布。图2是TbFeCo非晶垂直磁化膜退磁后的磁畴结构象。磁性粒子在畴壁表面漏磁场的作用下聚集在畴     

磁控溅射方法制备(CoCr/Pt)20纳米多层膜及表征

采用磁控溅射方法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的(CoCr/Pt)20纳米多层膜,研究了溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构和磁性的影响.结果表明,Ar溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构、垂直磁各向异性和矫顽力有很大的影响.所有样品的有效各向异性常数Ke.＞0,具有垂直磁各向异性.X射线衍射结果显示,小角衍射峰很锐,样品有良好的周期性层状结构.随着Ar溅射气压增加,样品垂直膜面的矫顽力增加,但样品有效磁各向异性常数减小.原子力显微镜照片显示,随着Ar溅射气压增加,其表面平均晶粒尺寸和粗糙度均增加,这是导致多层膜的垂直矫顽力增加和有效磁各向异性常数减小的因素.     

磁控溅射方法制备(CoCr/Pt)20纳米多层膜及表征

采用磁控溅射方法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的(CoCr/Pt)20纳米多层膜,研究了溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构和磁性的影响.结果表明,Ar溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构、垂直磁各向异性和矫顽力有很大的影响.所有样品的有效各向异性常数Ke.＞0,具有垂直磁各向异性.X射线衍射结果显示,小角衍射峰很锐,样品有良好的周期性层状结构.随着Ar溅射气压增加,样品垂直膜面的矫顽力增加,但样品有效磁各向异性常数减小.原子力显微镜照片显示,随着Ar溅射气压增加,其表面平均晶粒尺寸和粗糙度均增加,这是导致多层膜的垂直矫顽力增加和有效磁各向异性常数减小的因素.     

磁控溅射方法制备(CoCr/Pt)20纳米多层膜及表征

采用磁控溅射方法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的(CoCr/Pt)20纳米多层膜,研究了溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构和磁性的影响. 结果表明，Ar溅射气压对(CoCr/Pt)20纳米多层膜的微结构、垂直磁各向异性和矫顽力有很大的影响. 所有样品的有效各向异性常数Keff＞0，具有垂直磁各向异性. X射线衍射结果显示，小角衍射峰很锐，样品有良好的周期性层状结构. 随着Ar溅射气压增加，样品垂直膜面的矫顽力增加,但样品有效磁各向异性常数减小. 原子力显微镜照片显示，随着Ar溅射气压增加，其表面平均晶粒尺寸和粗糙度均增加，这是导致多层膜的垂直矫顽力增加和有效磁各向异性常数减小的因素.     

Fe-In2O3纳米复合颗粒膜的制备和磁特性研究

采用射频溅射法制备了“纳米铁磁金属颗粒．半导体基体”Fe-In2O3复合颗粒膜，研究了颗粒膜磁特性随晶格结构的变化规律。实验结果表明，通过真空退火处理可改变Fe-In2O3复合颗粒膜中纳米Fe颗粒的尺寸大小；颗粒膜的比饱和磁化强度σs随Fe颗粒尺寸的减小而降低，矫顽力日e随Fe颗粒尺寸的变化出现峰值，表现出磁性单畴颗粒的临界特性。     

不同底层对CoFeB/Pt多层膜垂直磁各向异性的影响研究

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了以Ru,Cu,Pt和Ta为底层的Co Fe B/Pt多层膜样品,研究了各底层对Co Fe B/Pt多层膜的反常霍尔效应的影响。发现Ru和Cu作为Co Fe B/Pt多层膜的底层在保持样品的垂直磁各向异性方面的作用远不如Pt和Ta底层,而且样品的霍尔电阻比Pt和Ta做底层要小。Ta作为Co Fe B/Pt多层膜的底层与Pt作为底层相比能够更好地和多层膜晶格匹配,并且在400℃退火后反常霍尔效应得到增强。霍尔电阻提高近80%,矫顽力达到了5.7×10~3 A·m~(–1),有望作为垂直自由层应用到磁隧道结构中。     

FeCuNbCrSiB薄膜的制备及其巨磁阻抗效应研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了非晶的Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9薄膜及三明治结构M/C/M(M为Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9;C为Cu)的多层膜。在频率(1~40)MHz下,研究了薄膜材料的巨磁阻抗(GMI)效应随外加磁场的变化关系。结果表明:单层膜的GMI效应较小,只有4.4%;而三明治结构多层膜的GMI效应,比单层膜有较大幅度的提高,在5MHz、120Oe下,纵向和横向GMI效应分别达–17.4%和–20.7%。薄膜材料的纵向GMI效应随外加磁场变化呈现先增后减,而横向GMI效应随外加磁场的增加而单调递减,其变化规律与薄膜的易轴取向有很大关系。     

曲折形三层等宽FeCuNbSiB/Cu/FeCuNbSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了曲折形三层等宽FeCuNbSiB/Cu/FeCuNbSiB多层膜。在1~40MHz下,研究了多层膜材料的巨磁阻抗(GMI)效应随外加磁场的变化关系。结果表明:在频率为5MHz、磁场强度为12kA/m下,横向和纵向GMI效应分别达–23.5%和–16.8%。薄膜材料的纵向、横向GMI效应随外加磁场变化呈现先增后降,而纵向表现尤为明显。     

不同调制周期Cu/TaN多层膜的微结构与表面形貌

采用磁控溅射方法在Si(111)基底上沉积不同调制周期的Cu/TaN多层膜,用X射线衍射仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)表征薄膜微结构与表面形貌,研究了不同调制周期L薄膜的微结构与表面形貌.结果表明:不同L的TaN调制层均为非晶结构,多晶Cu调制层的晶粒取向组成随着L改变而变化; Cu调制层的表面粗糙度Rrms.大于TaN调制层的Rrms;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Rrms较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的/Rrms较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的兄Rrms差值逐渐减小.     

High Frequency Resonance Features of Giant Magnetoresistance Multilayers

High frequency resonance technique was applied to study of magnetic multilayer Co/Cu films possess the giant magnetoresistance. The results of the ferromagnetic resonance study in 60GHz-80GHz and 1OGHz bands revealed low temperature changes of g-factor after annealing and a very small value of high frequency saturation magnetization. An abrupt change of the specimen impedance was registered in low field low field range for 10GHz. The static magnetic characteristics as hysteresis and magnetoresistance loops were obtained at room temperature for the planar orientation of external magnetic field.     

Cu/TaN多层膜的表面形貌分形特征

用磁控溅射工艺,在Si(111)基片上沉积不同调制周期L的Cu/TaN多层膜.用原子力显微镜(AFM)测定薄膜微结构与表面形貌,并基于分形理论研究了薄膜表面形貌.结果表明:TaN调制层为非晶结构,而Cu调制层为多晶结构;Cu调制层比TaN调制层具有较大的分形维数Df值,且随着L增加,Df不断增加;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Df较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的Df较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的Df差值逐渐减小.     

纳米尺度自旋转移矩器件的制备工艺

提出一种改进的自旋转移矩器件的制备工艺:在电子束曝光形成纳米级图形之后,依次采用离子束刻蚀、带胶绝缘层淀积再正胶剥离的图形转移方法,成功制备了纳米柱状赝自旋阀结构磁性多层膜CoFe/Cu/CoFe/Ta,器件的横向尺寸为140nm×70nm。对该结构进行了电磁学性质的测试:在变化范围为-500～+500Oe(1A/m=4π×10-3 Oe)的外加磁场下,观测到巨磁阻效应;在零外加磁场下,施加垂直于膜平面的电流时,观测到电流诱导的磁化翻转效应,其临界电流密度为108 A/cm2量级。该方法具有工艺步骤少、易于实现的特点,在自旋转移矩器件等纳米级器件的制备中具有广泛的应用前景。     

Electrochemical,Structural and Magnetic Analysis of Electrodeposited CoCu/Cu Multilayers: Influence of Cu Layer Deposition Potential

The electrochemical, structural and magnetic properties of CoCu/Cu multilayers electrodeposited at different cathode potentials were investigated from a single bath. The Cu layer deposition potentials were selected as \(-\,0.3,\,\hbox {V}\) \(-\,0.4\,\,\hbox {V}\), and \(-\,0.5\,\hbox {V}\) with respect to saturated calomel electrode (SCE) while the Co layer deposition potential was constant at \(-\,1.5\,\hbox {V}\) versus SCE. For the electrochemical analysis, the current-time transients were obtained. The amount of noble non-magnetic (Cu) metal materials decreased with the increase of deposition potentials due to anomalous codeposition. Further, current-time transient curves for the Co layer deposition and capacitance were calculated. In the structural analysis, the multilayers were found to be polycrystalline with both Co and Cu layers adopting the face-centered cubic structure. The (111) peak shifts towards higher angle with the increase of the deposition potentials. Also, the lattice parameters of the multilayers decrease from 0.3669 nm to 0.3610 nm with the increase of the deposition potentials from \(-\,0.3\,\hbox {V}\) to \(-\,0.5\,\hbox {V}\), which corresponds to the bulk values of Cu and Co, respectively. The electrochemical and structural results demonstrate that the amount of Co atoms increased and the Cu atoms decreased in the layers with the increase of deposition potentials due to anomalous codeposition. For magnetic measurements, the saturation magnetizations, \(M_s\) obtained from the magnetic curves of the multilayers were obtained as 212 kA/m, 276 kA/m, and 366 kA/m with \(-\,0.3\,\hbox {V}\), \(-\,0.4\,\hbox {V}\), and \(-\,0.5\,\hbox {V}\) versus SCE, respectively. It is seen that the \(M_s\) values increased with the increase of the deposition potentials confirming the increase of the Co atoms and decrease of the Cu amount. The results of electrochemical and structural analysis show that the deposition potentials of non-magnetic layers plays important role on the amount of magnetic and non-magnetic materials in the layers and thus on the magnetic properties of the multilayers.     

Effects of Cu and Co Substitution on the Properties of NiZn Ferrite Thin Films

Cu-and Co-substituted NiZn ferrite thin films,Ni0.4-xZn0.6CuxFe2O4 and Ni0.5Zn0.5CoxFe2-xO4(0≤x≤0.2),are synthesized by sol-gel process.The crystallographic and magnetic properties of Cu-and Co-substituted NiZn ferrite thin films have been investigated.The lattice parameter decreases with Cu substitution and increases with Co substitution.The saturation magnetization decreases and the coercivity increases with the increase of Cu substitution.Moreover,the saturation magnetization gradually increases with the increase of Co substitution when x≤0.10,but decreases when x>0.10.Meanwhile,the coercivity initially decreases with the increase of Co substitution when x≤0.10,but increases when x>0.10.