Co/Cu非连续多层膜的制备和GMR性能的研究

采用磁控溅射法制备了系列[Co0.55nm/Cut]30(t=0.6,0.9,1.2,1.5,1.8,2.1,2.4,2.7,3.0)非连续多层膜样品,并利用四探针法研究了Cu层厚度、退火温度以及周期数对薄膜巨磁阻(GMR)效应的影响。磁电阻测量表明,随着非铁磁层Cu层厚度的增加,薄膜样品的GMR效应总体呈下降趋势,并出现了振荡现象;经退火处理后,薄膜的GMR效应呈先增大后减小的趋势,在350℃达到最大,为-5.1%;薄膜的GMR效应随着周期数的增加而增大,当周期数为50时趋于恒定。     

NiFeNb缓冲层对纳米级坡莫合金薄膜各向异性磁电阻的影响

以NiFeNb作为坡莫合金薄膜的缓冲层,用多靶磁控溅射系统制备了一系列坡莫合金薄膜样品:(Ni81Fe19)1-xNbx(t)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm),研究了Nb原子含量、缓冲层厚度、基片温度对坡莫合金薄膜各向异性磁电阻和微结构的影响。用四探针法测量薄膜样品的各向异性磁电阻值(AMR),用原子力显微镜(AFM)分析样品表面形貌,用X射线衍射仪(XRD)分析样品的相结构。结果表明,(Ni81Fe19)0.807Nb0.193缓冲层对提高坡莫合金薄膜AMR值的作用明显大于Ta缓冲层。对于Ni81Fe19厚度为20nm的坡莫合金薄膜,缓冲层中Nb含量为0.193时薄膜的AMR效应及相结构最佳;随着缓冲层厚度的增加,薄膜的AMR效应先增后减,在厚度为4nm时AMR达到最大值;随着基片温度的升高,薄膜的AMR随之增大,在温度为450℃时达到最大值,之后趋于稳定,最大AMR值达到3.76%。     

基片温度对Ni81Fe19薄膜结构和各向异性磁电阻的影响

利用磁控溅射方法制备了一系列Ta(x)/Ni81Fe19(100nm)/Ta(3nm)磁性薄膜。着重研究基片温度、缓冲层厚度对薄膜结构和各向异性磁电阻的影响。利用X射线衍射仪分析了薄膜结构、晶粒取向;用四探针法测量了薄膜的电阻率和各向异性磁电阻。结果表明,基片温度对薄膜的各向异性磁电阻及饱和场有显著影响,随着基片温度的升高,薄膜各向异性磁电阻随之增大,饱和场则相反。基片温度在400℃时制备的Ni81Fe19薄膜具有较大的各向异性磁电阻比和较低的磁化饱和场,薄膜最大各向异性磁电阻比为4.23%,最低磁化饱和场为739.67A/m;随着缓冲层厚度的增加,坡莫合金薄膜的AMR值先变大后减小,在x=5nm时达到最大值。     

Pr层厚度对纳米级Fe/Pr/Cu多层膜巨磁阻的影响

采用直流磁控溅射法制备Fe/Pr/Cu系列多层膜,在超高真空中进行热处理,测量了系列样品的结构和磁电阻。结果表明:退火温度为275℃的薄膜样品具有较好的层状结构和周期性。多层膜的层间耦合性质随Pr层的厚度增加而发生变化,巨磁电阻(GMR)效应随Pr层的厚度增加而减小。讨论了稀土Pr及Pr层的厚度对巨磁电阻效应的影响。     

退火温度对Fe-Cu颗粒膜巨磁阻以及磁性能的影响

利用直流磁控溅射法制备Fe28Cu72(体积分数比)颗粒膜,在不同温度下进行高真空退火,用X射线衍射仪(XRD)对样品进行结构分析,用四探针测量样品的巨磁阻效应,对测量结果进行分析,探讨了不同热处理温度对Fe_Cu颗粒膜巨磁阻的影响。结果表明:退火温度对Fe_Cu颗粒膜的影响至关重要,Fe_Cu颗粒膜经不同温度相同时间热处理后,Fe、Cu分离越来越明显,且磁电阻效应随着温度的升高而增强,Fe_Cu颗粒膜的磁性为硬磁性。     

Fe:SmCo(Cr)薄膜的结构、磁性能与磁光克尔效应

利用脉冲激光沉积工艺,分别在单晶Si(100)衬底和玻璃(Si O2)衬底上制备Fe:Sm Co/Cu(Cr)薄膜,研究了Fe掺杂对Sm Co薄膜结构、磁性能与磁光效应的影响。实验发现,衬底对Fe掺杂Sm Co薄膜性能有很大影响,Si衬底薄膜的矫顽力和饱和磁化强度均优于玻璃衬底样品;同时退火温度也会影响Fe掺杂Sm Co薄膜形貌及磁性能,高温退火后,Sm Co衍射峰得到了增强,尤其是Sm Co5的(001)、(002)和(003)衍射峰最为明显,这是由于高温退火后Cu(111)衍射峰增强的缘故。同时发现,退火后的Si O2衬底与Si衬底样品的磁性和磁光效应均得到增强,但Si O2衬底的矫顽力Hc变化更明显,这是因为较高的表面应力会导致样品的矫顽力增强。因此可以通过调节Fe含量来控制样品的磁光性能,这就为优化Sm Co薄膜作为磁光存储介质的性能指出了一个研究方向。     

不同磁场退火方式FeZrBCu薄膜巨磁阻抗效应比较

用射频溅射法制备了(Fe88Zr7B5)0.97Cu0.03软磁合金薄膜,研究了不同磁场退火方式对薄膜磁导率和巨磁阻抗(GMI)效应的影响.姑果表明,纵向和横向磁场退火都能有效地提高薄膜样品的巨磁阻抗效应,在13MHz频率下纵向最大GMI比分别为18.6%和17%;纵向磁场退火后薄膜样品的横向磁各向异性消失,横向磁场退火则能有效增强横向磁各向异性,提高巨磁阻抗效应的磁场响应灵敏度;磁场诱导的磁导率变化是巨磁阻抗效应变化的主要原因.     

NiO插层和基片温度对超薄坡莫合金薄膜各向异性磁电阻的影响

利用多靶磁控溅射系统在康宁玻璃基片上制备了Ta(4nm)/NiO(t)/Ni81Fe19(20nm)/NiO(t)/Ta(3nm)系列坡莫合金薄膜样品,研究了NiO插层厚度、基片温度对其各向异性磁电阻和微结构的影响。利用四探针技术测量薄膜样品的各向异性磁电阻比(AMR),利用X射线衍射仪(XRD)分析样品的相结构,用原子力显微镜(AFM)分析样品的表面形貌。结果表明,由于NiO插层的"镜面反射"作用,选择适当厚度的NiO插层能够大幅度提高坡莫合金薄膜各向异性磁电阻比和磁场灵敏度。对于厚度为20nm的Ni81Fe19薄膜,当基片温度为450℃时,通过插入4nm厚的NiO插层可使AMR值达到5.01%,比无NiO插层时提高了40%。     

Co2+含量对钴铁氧体薄膜结构及磁性的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了钴铁氧体CoxFe3―xO4(x=0.2~0.8)薄膜。分别用振动样品磁强计及X射线衍射仪对样品的磁性和结构进行了测量与分析。结果表明,随Co2 含量增加,样品中的尖晶石相衍射峰逐渐增强,至x=0.8时为单一的尖晶石结构。高Co2 含量(x>0.7)样品的饱和磁化强度和矫顽力随退火温度的升高呈上升趋势,630℃退火Co0.8Fe2.2O4薄膜矫顽力达156kA/m。Co2 含量的增加还可使晶粒细化。当Co2 含量x=0.8时,可同时获得好的磁性能及小的晶粒。     

制备态Fe21Ni79/Cu/Fe21Ni79三明治薄膜的纵向巨磁阻抗效应

采用直流电镀结合正胶光刻工艺制备了Fe21Ni79/Cu/Fe21Ni79三明治薄膜,并在0.1~40MHz范围内研究了它的纵向巨磁阻抗效应特性。实验结果表明,Fe21Ni79/Cu/Fe21Ni79三明治薄膜有十分明显的纵向GMI效应,GMI先随外加磁场的增高而迅速增大,在Hext=0.96kA/m达到最大值后开始逐渐下降。在频率为1.2MHz,外加磁场为0.96kA/m时薄膜的纵向GMI最大值达到88.3%。     

Co含量和退火温度对Co_x-C_(1-x)复合块材微结构和巨磁电阻效应的影响

采用液压烧结法制备了一系列不同Co含量的Cox_C1_x(原子分数)复合块材样品,用SEM和XRD分析了样品在不同退火温度下的形貌和结构,并应用标准的四探针法研究了退火温度和Co含量对样品的巨磁电阻(GMR)效应的影响。结果表明,Co含量大于0.15的样品,随着退火温度的升高GMR效应逐渐消失,而Co含量小于0.15的复合块材GMR效应则具有较好的热稳定性。     

基片温度对Ni_(81)Fe_(19)薄膜磁性能的影响

采用电子束蒸发法在Si(111)基片上制备厚度约为100nm的Ni81Fe19薄膜,研究了基片温度对薄膜微观结构及磁性能的影响。结果表明,随着基片温度的升高,Ni81Fe19薄膜(111)衍射峰逐渐锐化,衍射峰强度显著增强,薄膜晶粒逐渐长大;薄膜的饱和磁化强度(Ms)及面内矫顽力(Hc)随基片温度的升高均逐渐增大;随着基片温度的升高,薄膜在9GHz下的共振场(Hr)呈单调降低的趋势,而铁磁共振线宽(ΔH)则先减小后增大最后基本保持不变。当基片温度为100℃时,薄膜铁磁共振线宽具有最小值ΔH=7.44kA/m(9GHz)。     

缓冲层对Fe_3O_4薄膜的结构与电磁性能影响

利用直流反应磁控溅射法制备了厚度约100 nm成分单一的Fe3O4薄膜。对薄膜样品进行XRD测试,研究了不同缓冲层对薄膜结构的影响。结果表明:Fe3O4薄膜沉积在缓冲层上时,薄膜的各衍射峰与Fe3O4的尖晶石结构的衍射峰相似,以(311)峰为主峰;对薄膜表面的AFM测试结果表明引入缓冲层使得薄膜晶粒分布均匀,表面平整度较好,且可以有效地降低薄膜表面粗糙度,在La2/3Ca1/3Mn O3上沉积时均方根粗糙度最小(RMS=1.47 nm);通过对Fe3O4薄膜磁电阻效应的测试,发现引入缓冲层的Fe3O4薄膜均呈现负磁电阻效应,电阻变化率对外加磁场的灵敏度减小;由于引入缓冲层后薄膜的晶体结构发生改变,增加了磁畴壁的移动阻力,薄膜的矫顽力和剩磁提高。     

[Fe/Pt]n多层膜中膜层结构对磁性能的影响

采用射频磁控溅射的方法,在玻璃基片上制备了不同膜层结构的[Fe/Pt]n多层膜,经不同温度真空热处理后,得到L10有序结构的FePt薄膜.实验结果表明,[Fe/Pt]n多层膜结构可以有效降低FePt薄膜的有序化温度,550℃退火30min后其平行膜面矫顽力可达320.3 kA/m;多层膜结构中,Pt层厚度与Fe层厚度相同时,矫顽力最大;Pt层和Fe层厚度相等且总厚度相同的情况下,Fe、Pt单层厚度越薄,有序化温度越低,且对应的矫顽力越大.     

退火对Fe_(80)Pt_(20)薄膜结构和磁性的影响

用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备厚度为100 nm的Fe80Pt20薄膜,研究了退火对其结构和磁性的影响。随着退火温度的升高,观察到了Fe80Pt20薄膜从fcc相到可能的hcp相的相变。并且,当退火温度高于653 K时,薄膜的饱和磁化强度和矫顽力都发生显著的变化。不同温度退火薄膜的饱和磁化强度与温度的关系曲线也表明了这一相变。     

FeCoSiB单层和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层磁弹性膜应力阻抗性能研究

用磁控溅射法在玻璃基片上制备了FeCoSiB单层膜和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层膜,并进行磁场退火热处理以消除残余应力和形成磁场织构.薄膜的磁性能采用振动样品磁强计(VSM)进行测试,采用HP4275A型阻抗分析仪在200kHz～10MHz频率范围内测试了薄膜的应力阻抗(SI)效应.结果表明,磁场退火热处理可形成感生磁各向异性以及提高薄膜的SI效应,在10MHz测试频率下,FeCoSiB薄膜的△Z/Z可达1.5%,而FeCoSiB/Cu/FeCoSiB的可达8%.随着测试频率下降到1MHz时,薄膜的SI效应显著下降.     

磁控溅射法制备的FePt薄膜的结构与性能

采用磁控溅射法在单晶Si(100))基片上制备了一系列FePt薄膜,研究了膜厚、退火温度和时间、Fe/Pt原子比对薄膜结构和磁性能的影响。研究表明,薄膜的有序度与膜厚有着密切的关系,厚度越厚,薄膜的有序化程度越高,矫顽力越高。退火温度的升高和退火时间的延长均可以使薄膜的矫顽力增高。富Fe的薄膜具有相对较高的有序度,Fe/Pt原子比为55:45时,有序化程度最高,矫顽力最高,平行方向的矫顽力为14.2kOe。Fe/Pt原子比为50:50的薄膜,(001)垂直取向在膜厚为20 nm时获得。     

磁控溅射Fe/Bi_(0.8)La_(0.2)FeO_3薄膜的交换偏置特性

利用磁控溅射法在单晶Sr Ti O3(001)基片上外延生长多铁Bi0.8La0.2Fe O3(BLFO)薄膜,研究了Fe/BLFO双层膜平面内的交换偏置和矫顽力特性受单层Fe膜厚度的影响。研究表明,在所研究的温度范围内,BLFO薄膜具有纯钙钛矿结构的单向(001)特性,基片温度为680℃时沉积的薄膜具有优异的生长取向。随Fe层厚度的增加,薄膜的偏置场平缓增大,在Fe层厚度为10 nm时具有最大值32 Oe,继续增加Fe层厚度,其交换偏置场迅速减小,然而矫顽力随Fe层的增厚持续增大。交换偏置场随Fe层厚度的变化规律可能与磁畴结构的变化有关。     

Bi/Pt底层对Co/Ni多层膜反常霍尔效应的影响

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了一系列分别以Pt和Bi/Pt为底层的Co/Ni多层膜样品。通过研究Bi的厚度、周期层数、周期层中的Co和Ni的厚度以及退火温度对样品反常霍尔效应的影响,最终获得了霍尔效应最强、良好的霍尔曲线矩形度,同时具有良好的垂直各向异性的最佳样品Bi(1nm)/Pt(5nm)/[Co(0.3nm)Ni(0.5nm)]1/Co(0.3nm)/Pt(1nm)。实验表明,退火处理有利于增强反常霍尔效应。     

高矫顽力SmCo（Al，Si）／Cr薄膜的研究

通过对磁控溅射条件的优化,制备出了较理想的SmCo(Al,Si）/Cr硬盘磁记录介质,退火处理后又得到较好的硬磁薄膜。结果指出,在Sm含量（摩尔分数）为31.6%,Cr缓冲层为66nm,Sm(Co,Al,Si）5磁性层为30nm的条件下,制得的Sm（Co,Al,Si）5/Cr薄膜的矫顽力Hc为187.8kA/m,剩磁比S=Mr/Ms≈0.94。在500℃退火25min后,矫顽力Hc达到1042.5kA/m,剩磁比S≈0.92。