表面活性剂Bi对自旋阀多层膜交换耦合场的影响及其微结构分析

采用磁控溅射方法制备了Ta(10nm)/NiFe(8nm)/Cu(2.6nm)/NiFe(3.6nm)/FeMn(9nm)/Ta(10nm)自旋阀多层膜.在Cu/NiFe界面沉积适量厚度的Bi原子能够有效地提高交换耦合场,沉积过量的Bi原子会导致交换耦合场下降.X射线光电子能谱分析结果表明:沉积在Cu/NiFe界面的Bi原子可以有效地抑制Cu原子在NiFe层表面的偏聚;当沉积过量的Bi原子时,Bi原子会进一步迁移到FeMn中,形成杂质,从而破坏了FeMn的反铁磁性,使交换耦合场降低.     

Fe-Ni合金薄膜组成准确测量的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)技术进行了Fe-Ni合金薄膜组成的准确测量研究,考察了3种不同来源的相对灵敏度因子对同一测试样品测量结果的影响。试验结果表明:通过纯Fe和纯Ni薄膜测得、仪器软件自带、Fe-Ni合金薄膜标准物质测得的相对灵敏度因子计算得到的Fe-Ni合金薄膜组成(Fe的摩尔分数)分别为43.23%,47.39%和49.91%。通过Fe-Ni合金薄膜标准物质(与测试样品具有相似组成)测得的相对灵敏度因子来计算测试样品的元素组成时,可以获得更加准确、有效的测量结果(Fe的摩尔分数为49.91%),这与国际关键比对CCQM-K67参考值(50.02%)相一致;测量结果不确定度优于3%。此外,通过氩离子刻蚀技术能够很好地去除样品表面含碳污染物和金属氧化物。     

磁性多层膜Ta/NiO/NiFe/Ta角分辨XPS

磁性多层膜Ta/NiO/NiFe/Ta由磁控溅射方法制备.采用角分辨X射线光电子能谱(XPS)研究了反铁磁(Nio)/铁磁(NiFe)界面.结果表明,在NiO/NiFe界面发生了化学反应:NiO+Fe=Ni+ FeO和3NiO+2Fe-3Ni+Fe₂O₃,此反应深度约为1~1.5 nm.反应产物将影响NiO对NiFe的交换耦合.     

自旋阀结构多层膜的热稳定性

研究了Si/Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta结构的自旋阀的热稳定性及层间扩散问题.高分辨电镜(HREM)观察表明,各层呈柱状晶生长.低于200℃退火能有效地提高钉扎场.高于200℃退火后,钉扎场下降,300℃时降为零.利用俄欧电子能谱仪(AES)研究了在相同的条件下制备的基片/Ta/NiFe/FeMn/Ta结构多层膜.结果表明,200℃以下时薄膜层之间主要发生沿晶界的扩散,300℃时体扩散的作用不能忽略.     

XPS加宽函数的实验处理

介绍了两种XPS加宽函数的实验处理方法，结果表明谱图经过这样的处理后，分辨率大大提高。     

巨磁电阻自旋阀多层膜的结构和磁性

用磁控溅射镀膜方法,制成了巨磁电阻自族间多层膜Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta.它具有优良的特性.其室温磁电阻比率MR＞2%,自由层矫顽力H_c1<160A/m,自由层零磁场漂H_f<800A/m和钉扎层交换场H_ex≈20×10³ A/m.作为新型磁功能材料,它满足高灵敏磁性传感器和硬盘读出头的要求.对多层膜制备的方法也作了系统研究,并讨论了缓冲层和钉扎层的制备工艺和微结构对磁性能的影响.     

Fe-Ni-B非晶纳米粒子不同处理后表面组成和结构的研究

对Fe-Ni-B非晶纳米粒子表面施加了单宁酸和重铬酸钾处理后，采用X射线光电子能谱和透射电子显微镜等技术对处理后粒子的表面组成和结构进行了分析。结果表明，单宁酸和重铬酸钾处理均可以提高Fe-Ni-B非晶纳米粒子的饱和磁化强度，且后者的提高幅度远大于前者。原因在于两种处理均使粒子的表面状态发生了有利于增强饱和磁化强度的变化，在表面形成了复合型氧化物NiFe2O4而重铬酸钾处理还在粒子表面形成了致密的Cr2O3层，阻挡了氧原子从表面向体内的扩散，减少了粒子的氧化态数量，从而使其饱和磁化强度得以大大提高。     

NiO钉扎的自旋阀的结构和磁性

利用反应溅射的方法制备了NiO薄膜,并研究了NiO对NiFe薄膜的钉扎作用,结果表明钉扎场与反应溅射时的Ar/O₂比例、总的溅射气压、基底的粗糙度等有很大关系.利用光电子能谱(XP)分析了NiO_x中的Ni,O离子的价态.并制备了NiO钉扎的自旋阀Ta/NiO/NiFe/Cu/NiFe/Ta,其磁电阻(MR)可达到2.2%,钉扎场为10.48kA/m.     

氧化铁复合颜料表面包覆层结构的X射线光电子能谱研究

表面包覆无机膜是改善粒子性能的重要方式,实验在铁红超细微粒子中掺杂稀土元素Nd和SiO₂,形成氧化铁复合颜料,采用X射线光电子能谱(XPS)研究表面无机膜的成分、化学状态及其含量,推测Fe₂O₃复合颜料表面包覆无机膜及稀土掺杂涂层的情况。结果表明,根据O 1s和Fe 2p谱图分析Fe-O键反应弱,推知Fe₂O₃粒子表面包覆情况良好,根据Si 2p和Nd 3d、Nd 4d化学位移,推测Nd、Si原子可能进入Fe₂O₃晶格,取代了O、Fe原子,降低了Fe-O的比例,重新结合形成新键,使复合粒子表面形成Nd-O-Si键,稀土原子成功掺杂在Fe₂O₃粒子表面包覆的SiO₂无机膜中。因稀土元素且有丰富的谱线特征,使制备的颜料色彩效果更佳,提高了粒子的性能。     

X射线光电子能谱检测热喷涂锌铝合金防腐性能的研究

锌铝合金可用作为风力发电装置的防腐材料.采用X射线光电子能谱(XPS)研究了由热喷涂方法制备的不同含量铝锌合金制得的TJPTZA1#、TJPTZA2#、TJPTZA3#和TJPTZA4#合金的防腐蚀性能,探究了合金与基体界面处的物质成分.使用能谱检测手段探索了界面处的元素成分及其含量,从而为以上合金的防腐性能研究提供依据.     

金属铀与CO原位反应的X射线光电子能谱研究

采用X射线光电子能谱 (XPS)分析研究了多晶贫铀的清洁表面在 2 98K时与CO的原位反应过程。初始反应各阶段U4f,O1s和C1s芯能级谱的变化和定量分析表明 ,CO在金属铀表面吸附解离 ,解离出的原子氧和原子碳分别与金属铀形成氧化物和碳化物 ,碳原子比氧原子向基体扩散得更深。实验过程中未发现CO分子吸附在金属铀表面的证据。     

SmCo/Co多层交换弹性纳米晶复合永磁薄膜的制备和磁耦合研究

利用磁控溅射的方法,在室温条件的Si基片上制备了[SmCo(25nm)/Co(x)]4/SmCo(25 nm)多层交换弹性纳米晶复合永磁薄膜(Co层厚度x=0～10 nm),经过550 ℃/20 min的真空退火处理使薄膜结晶后,进行磁性测试和磁耦合分析.结果表明:SmCo层厚度固定为25 nm时,调整Co层的厚度,从0至10 nm逐渐增加,矫顽力从2270.3 kA·m-1逐渐降低至1040.5 kA·m-1,同时,饱和磁化强度和剩磁随Co层厚度增加逐渐增加,上升了60％.当加入10 nm的Co层后,多层膜的最大磁能积比125 nm的单层SmCo薄膜增加了46％.另外,与SmCo/Co双层交换弹性薄膜在退磁过程中表现的零场附近的软硬磁双相行为相比,SmCo/Co多层交换弹性薄膜表现出单相反转行为,说明体系中的两种磁性层具有更好的磁耦合.经过磁耦合研究发现,当Co软磁层较薄时,薄膜中磁性颗粒以颗粒间交换耦合为主;当软磁层厚度增加时,颗粒间交换耦合减弱,静磁耦合增强,保证了软硬磁相之间的良好磁耦合作用.Co层的加入有效地提高了薄膜的磁性能.     

纳米硬质薄膜的研究发展

介绍了纳米硬质薄膜的概念、设计思想、超硬机制、制备技术及工艺、性能、应用前景,综述了近几年来国内外纳米硬质薄膜材料研究的最新进展,对纳米硬质薄膜的发展趋势提出了一些看法。     

退火对Ni80Fe20/Al2O3/Ag/Al2O3/Ni80Fe20平面自旋阀中自旋积累的影响

使用电子束蒸发镀膜方法在覆有掩膜板的SiO2/Si基片上制备了Ni80 Fe20/Al2 O3/Ag/Al2 O3/Ni80 Fe20结构平面自旋阀,研究了不同退火温度对Ni80 Fe20/Al2O3/Ag/Al2 O3/Ni80Fe20平面自旋阀中自旋积累的影响.使用非局域测量方法分别测量制备态以及300,400和500℃不同退火温度下Ni80 Fe20/Al2O3/Ag/Al2O3/Ni80Fe20平面自旋阀中Ag层中自旋积累信号的大小.实验结果表明:自旋积累信号在制备态下为1.3 mΩ;随着退火温度的升高,自旋积累信号也随着增大,并在500℃退火30 min后达到极大值(～14.5 mΩ),比制备态提高了一个数量级;进一步提高退火温度到600℃时,由于Ag层会凝聚成岛状结构而破坏Ni80 Fe20/Al2 O3/Ag/Al2 O3/Ni80 Fe20平面自旋阀中Ag层的连续性,使Ag层断裂,从而使测量到的自旋积累信号为0 mΩ.研究认为,Ni80 Fe20/Al2 O3/Ag/Al2O3/Ni80 Fe20平面自旋阀中自旋积累信号的增强主要是高的界面自旋极化率以及长的自旋扩散长度共同作用的结果.Ni80 Fe2/Al2O3/Ag/Al2 O3/Ni80 Fe20平面自旋阀中的铁磁/非磁金属界面处Al2O3插层的平整度在退火后得到改善,有效地提高了界面自旋极化率;同时,样品表面的Al2 O3保护层退火后对Ag层中自旋电子的散射作用的增强,提高了Ag中自旋电子的扩散长度.     

SiO2/Ta界面反应及其对Cu扩散的影响

利用磁控溅射方法在表面有SiO₂层的Si基片上溅射Ta薄膜,采用X射线光电子能谱研究了SiO₂/Ta界面以及Ta₅Si₃标准样品,并进行计算机谱图拟合分析.实验结果表明在制备态下在SiO₂/Ta界面处有更稳定的化合物新相Ta₅Si₃和Ta₂O₅生成.在采用Ta作阻挡层的ULSI铜互连结构中这些反应产物可能有利于对Cu扩散的阻挡.     

硫蚀时间对镀锡板腐蚀产物成分的影响研究

通过研究镀锡板硫蚀时间对腐蚀产物成分的影响,可以促进对镀锡板硫蚀机理的理解和硫变发黑问题的解决。实验通过改变镀锡板在硫化钠-乙酸模拟溶液(pH6)中的浸泡时间,使用X射线光电子能谱仪(XPS)对不同硫蚀时间下得到的产物主要元素质量分数及S的组元和价态进行刻蚀分析。结果显示在硫蚀时间由2、9d并延长到23d的过程中:S元素质量分数逐渐升高,O元素质量分数先降低再升高,在最终稳定的硫蚀产物中,金属元素Sn的质量分数接近于0,Fe元素质量分数在60%上下浮动,金属Sn只能为基体提供物理保护作用;硫蚀产物中S元素组元主要有S单质、S^-和S^2-构成且不发生变化,但各价态组分的相对含量发生改变,即低价态S质量分数降低,高价态S质量分数升高,S元素组合态在硫蚀过程中呈现被氧化的趋势。增大Sn层厚度和均匀性、在罐装物中添加还原性物质是改善硫蚀的有效途径。     

纳米氧化钕的制备与表征

介绍以加入添加剂的氢氧化钕为前驱物,通过热分解法制备纳米氧化钕粉体的方法。研究了不同添加剂种类、用量、热分解温度以及热分解时间对产物性能的影响,最终确定了以18g氢氧化钕加入10mL甲酸的比例制备前驱物,经80℃~100℃烘干后,在650℃热分解0.5h制得纳米氧化钕粉体。得到的纳米氧化钕属六方晶系,比表面积为48.06m2/g,灼失量4.8%,粒度小于50nm,真密度2.83g/cm3。     

Fe/Cu纳米多层薄膜中内应力对其力学性能的影响

利用直流磁控溅射方法制备了Fe/Cu纳米多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、薄膜应力分布测试仪和纳米压痕技术研究了不同周期结构Fe/Cu纳米多层薄膜的内应力及其纳米力学性能.在Fe/Cu纳米多层薄膜中,由于铁和铜的结构和本征性能的差异,形成多层膜结构后存在张应力,其张应力在周期T=10时达到910.08 MPa,对应的纳米硬度为12.3 GPa.随着多层薄膜调制周期数T的增加而内应力逐渐降低,纳米硬度和弹性模量随着张应力缓释也出现下降.根据纳米薄膜内应力对其力学性能的影响,探讨了内应力与薄膜纳米力学性能的相关性.     

含过渡金属氮化物的纳米多层薄膜增韧的研究进展

过渡金属氮化物(transition metal nitrides,TMNs)因具有硬度高、热稳定性好等特点,被作为一种硬质纳米多层薄膜在工程领域得到广泛使用.但TMNs低的韧性限制了其作为纳米多层薄膜在先进制造领域的发展.如何在保持高硬度的前提下增加薄膜的韧性,成为超硬薄膜面临的新挑战.综述了TMNs纳米多层薄膜的增...