激光晶化制备Fe基纳米软磁材料的研究进展

综述了激光非晶晶化制备Fe基纳米软磁材料的国内外研究进展和现状.介绍了Fe基纳米软磁材料的双相组织结构和性能特征及应用领域;对比分析了传统退火晶化和激光晶化制备技术的优缺点;阐述了研究激光纳米晶化技术的重要意义和理论价值.提出了激光晶化技术制备Fe基纳米软磁材料需要重点系统研究的课题和方向.     

应用于射频范围的软磁薄膜研究进展

探讨了获得具有优良高频电磁性能的软磁薄膜的合适工艺条件。指出薄膜的性能主要取决于薄膜的成分、微观组织、磁致伸缩系数、残余应力状态、有无软磁底层、外加磁场溅射沉积和后续磁场热处理等因素。以Fe70Co30为基的软磁薄膜和Fe(Co)-X-N纳米晶软磁薄膜主要应用于要求高饱和磁化强度的器件如磁头中,磁性纳米颗粒膜具有高的电阻率因而趋肤深度较大,有望应用于高频微磁器件如微电感、微变压器的磁芯中。     

非晶纳米晶软磁材料的现状及应用

非晶纳米晶软磁材料是近期发展起来的一种新型软磁材料,特殊的制造工艺使其具有优异的软磁性能和力学性能。本文综述了软磁材料的分类及其性能对比,介绍了非晶纳米晶软磁材料的结构特征、发展过程及其应用。     

非晶硅薄膜激光晶化及其结构分析

以射频(频率为13.6MHz)磁控溅射系统制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用拉曼光谱仪和高分辨透射电镜对激光晶化薄膜的组织结构进行了研究。结果表明:薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构,微晶硅晶粒尺寸在纳米级。激光晶化存在一个最佳工艺参数,功率太高或太低都不利于晶化。     

膜态组合对掺杂型负磁伸纳米级耦合膜磁性能的影响

采用离子束溅射沉积法,通过溅射Sm-Fe-B合金靶、Ni-Fe靶及纯Fe靶,在锡青铜和盖玻片衬底上溅射沉积由B掺杂的Sm-Fe-B负磁致伸缩薄膜与Ni-Fe、纯Fe组合的纳米级耦合薄膜材料。通过采用LK-500激光微位移传感器测量薄膜自由端偏转量,用交变梯度磁强计测试薄膜的磁滞回线,研究不同比例的膜态组合及不同软磁材料耦合的膜态组合对薄膜的磁致伸缩性能及软磁特性的影响。实验结果表明:磁致伸缩层与软磁层的比例为3∶1时的磁致伸缩性能、软磁特性最佳;且在磁致伸缩层与软磁层耦合的比例为3∶1基础上,通过改变耦合软磁层材料种类,薄膜的磁致伸缩性能与软磁特性可以得到进一步改善。     

全无机钙钛矿纳米晶薄膜光电探测器

为改善有机-无机铅卤钙钛矿的空气稳定性,采用高温热注入法合成了两种不同尺寸的全无机钙钛矿CsPbBr3纳米晶。由于晶粒尺寸对纳米晶薄膜电学性能具有决定性的作用,研究了CsPbBr3纳米晶尺寸对薄膜光电导探测器光电响应性能的影响。结果表明:纳米片薄膜的光电流是纳米立方块薄膜的100倍,归结于二维CsPbBr3纳米片薄膜更少的晶界导致了更长的载流子扩散长度。对性能更加优异的纳米片薄膜光电探测器进行了全面的性能评价,低的噪声等效功率和高的归一化探测率表明其具有优异的弱光探测能力。     

激光晶化形成纳米硅基电致发光材料及其性质研究

为实现基于硅基材料的高效光源,提出激光晶化形成纳米硅基电致发光材料性能研究,来明确了激光晶化形成纳米硅基电致发光材料的基本性能。主要以选择的纳米硅基电致发光材料作为研究对象,首先采用激光晶化技术完成制备工作,其次设计对电致发光材料性能计算方法,最后设计吸收光谱、固态与薄膜态量子产量、发光寿命、发光率四方面的测定环节,依此对晶化处理和未晶化的两个样本进行电致发光材料测定。结果表明：晶化后的电致发光材料中存在尺寸可控的纳米硅量子,且当氧气量充足时,晶化后的致电发光材料的硅粒子产出量会逐渐增加;光学带隙要比原始沉积样本要小,且当精光密度增加时光学带隙发生进一步缩减;晶化后的样本发光寿命有、无氧两种状态均为1 200 ns,发光率可达到99%。以上结果说明激光晶化形成纳米硅基电致发光材料性能优越,具有较强的发展潜力。以期可为日后的纳米硅基电致发光材料研究与制作过程中提供理论支撑,在此基础上制备出性能更加优异的电致发光材料。     

电气和电子工程用材料科学

TG113.22,TG132.22005060019非晶Co-Nb-Zr薄膜的纳米晶化及磁性/蒋向东,张怀武,文歧业,石玉(电子科技大学微电子与固体电子学院)//真空科学与技术学报.―2005,25(1).―37～40.采用扫描式差热(DSC)分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、梯度样品磁强计(AGM)和磁力显微镜(MFM),研究磁控溅射制备的Co80.8Nb14Zr5.2磁性薄膜,在485℃～550℃间的等温晶化行为以及快速纳米晶化30s后的薄膜结构和磁性。结果表明,非晶薄膜的晶化温度在420℃～450℃,Avrami指数在1.17～1.39,晶化行为以一维形核长大为主。纳米晶Co-Nb-Zr薄膜的磁性能受晶…     

利用同步晶化法制备的镍纳米晶的电荷存储特性

快速退火纳米晶化法是目前常用的金属纳米晶制备方法,但其后续600~900℃高温退火会降低器件的电学特性和可靠性。本文提出了热预算低的金属纳米晶制备的新方法—沉积过程中的同步金属薄膜原位纳米晶化法,可以省掉后续单独的退火处理工艺,使金属薄膜同步产生纳米晶化,降低工艺热功耗及简化工艺,从而有效地改善上述薄膜沉积后退火纳米晶化法的不足。在不同衬底温度（250~325 ?C）下,利用同步纳米晶化法制备镍纳米晶存储器。随着生长温度的增加,其存储窗口先增加到最大值再降低。衬底温度为300 ?C时,其存储窗口（2.78 V）最大。与快速热退火法镍纳米晶存储器相比较,同步纳米晶化法制备镍纳米晶存储器具有更强的电荷存储能力。另外,研究了不同操作电压和脉冲时间下器件的平带电压偏移量,当操作电压增加到±10 V时出现了较大的平带电压偏移量,这表明器件发生了大量的载流子（电子和空穴）注入现象。最后,模拟了金属纳米晶存储器的载流子（电子和空穴）注入和释放过程。     

脉冲激光退火纳米碳化硅薄膜的拉曼散射研究

采用XeCl准分子激光实现了碳化硅薄膜的脉冲激光晶化,对退火前后薄膜样品拉曼散射谱特征进行了分析,探讨了激光能量密度对纳米碳化硅薄膜结构和物相特性的影响.结果显示晶态纳米碳化硅薄膜的拉曼散射峰相对体材料的特征峰显著宽化和红移,并显示了伴随退火过程存在着硅和碳的物相分凝现象.随着激光能量密度的增大,薄膜的晶化度提高,晶化颗粒增大,而伴随的分凝程度逐渐减小.     

Influence of Nanocrystallization on Magnetic Properties of the Co-Based Alloys Thin Films

Since Yoshizawa et al found iron-basednanocrystalline soft magnetic materials in 1988[1],nanocrystalline soft magnetic thin films have attractedmuch attention due to their wide applications.According to the random anisotropy model proposedby Herzer[2,3], as grain size is smaller than theexchange correlation length, coercivity andpermeability will be proportional and inverselyproportional to the grain size to sixth power,respectively. Therefore, in order to reach excellent softmagnetic properti…     

Structure and soft magnetic properties of Fe-Co-Ni-based multicomponent thin films

Soft magnetic thin films with suitable uniaxial anisotropy and high saturation magnetization are required for high frequency applications, since the ferromagnetic resonance frequency (f_FMR) is proportional to the multiplication of the saturation magnetization and anisotropy magnetic field. In this study, multicomponents of Fe-Co-Ni-based soft magnetic thin films were deposited on the Si substrate by radio frequency (RF) magnetron sputtering with various Ar/N₂ ratios at room temperature. The composition, crystal structure, surface morphology, and magnetic domain were analyzed. Without nitrogen doping, the domain of the magnetic thin film was arranged randomly. The effect of N₂ content in the thin film on the magnetic properties was evaluated and further discussed. Magnetic properties, including saturation magnetization (M_s) and coercivity (H_c), were determined. The saturation magnetization of the undoped magnetic thin film was around 1.3 T. However, when the nitrogen was added, the magnitude of the anisotropy field could reach 30 Oe, while the saturation magnetization was around 1 T. It is expected that the derived magnetic thin film is a promising candidate for potential usage in high frequency inductors.     

CoFe_2O_4薄膜厚度对其微结构和磁性能的影响

以铁和钴的硝酸盐为主要原料,采用sol-gel旋涂法在Si(001)基片上制备了不同厚度的CoFe2O4(CFO)薄膜。研究了薄膜厚度对其结构、形貌及磁性能的影响。结果表明:随着其厚度的增大,薄膜的结晶度变好,薄膜晶粒度逐渐增大到70nm。Ms随着薄膜厚度的增大先增大后减小;Hc的变化规律和Ms相反。当薄膜厚度为800nm时,Ms达到最大值59.2A·m2/kg,此时Hc最小为106.7kA/m。该薄膜具有高度的平行各向异性。     

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。     

退火温度对CoTiO2微结构和磁特性的影响

为了研究在稀释磁性半导体CoTiO2薄膜中不同退火温度对薄膜结构和磁性的影响,通过磁控溅射方法和原位退火工艺制备了CoTiO2薄膜样品.然后利用扫描探针显微镜以及振动样品磁强计对所制得的薄膜样品磁性和微结构的变化进行了研究.研究发现,热处理温度对薄膜的微结构和磁性能有很大的影响.扫描探针显微镜对样品的微结构分析结果表明,在400 ℃时磁性相的分布比较均匀,Co掺杂到TiO2结构当中且没有Co颗粒或团簇;振动样品磁强计测量样品的磁性能结果显示该样品具有明显的室温铁磁性.     

热处理对NiP/CoNiP薄膜织构和磁性能的影响

用化学镀的方法制取了NiP/CoNiP薄膜并将样品进行真空热处理。用XRD、VSM、EDS等测试手段分析了热处理影响薄膜结构和磁性能变化的原因。结果发现,热处理使薄膜的结构发生了由α-Co向β-Co的同素异构转变;经热处理后晶粒尺寸长大到30 nm左右;经350℃热处理后薄膜的矫顽力升高到5.57×104 A/m;经400℃热处理后矩形比达到0.28。     

硅基PZT铁电薄膜的制备与性能研究

用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法制备了硅基Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜。分析了PZT铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质。基于上述分析结果提出并实现了低温退火处理制备有PT过渡层的PZT铁电薄膜的工艺流程。测试了低温制备的PZT铁电薄膜的C-V、漏电等电性能,发现在Sol-Gel法制备PZT铁电薄膜的工艺中加入PT过渡层,有助于提高PZT薄膜的品质。     

现代介质薄膜

介质薄膜是一类重要的电子薄膜。现代常用的介质薄膜种类很多，按其成分可分为无机薄膜、有机薄膜和复合薄膜三类。同一种介质薄膜当制造工艺略有不同时，就会出现性能差别较大的结果，且随着膜厚的减小，这种现象表现得越来越明显。现在介质薄膜的进展可归纳为：（１）成膜技术的提高，其工艺特点是精细、程控和准确；（２）薄膜下限厚度的减小，如陶瓷薄膜已降到１μｍ，大量生产的高分子聚合物薄膜已降至１００ｎｍ；（３）涌现出了不少新型介质薄膜。从８０年代以来兴起了对纳米级介质薄膜的研究热潮     

压电薄膜特性参数的测量方法

随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展,薄膜材料及器件在微机电(MEMS)系统中得到广泛应用,而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同.介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法:直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法),详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题,比较了这些方法的优缺点,并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望.