Fe/Mo多层膜的微观结构与应力研究

本文采用电子束蒸镀技术制备了Fe/Mo金属多层膜,利用TEM等手段研究了Fe与Mo层厚度对薄膜微结构应力的影响.Fe与Mo层厚度相差较大而Fe单层膜厚薄到1.2 nm时,较薄的Fe在较厚的Mo层上外延生长.随着Mo厚度的变薄,Mo/Fe厚度比减少,Mo层没有足够的自由能约束Fe原子,Fe层形成稳定的bcc结构.当Fe外延生长在Mo层上时,晶格畸变导致铁钼层间产生很大的应力,使得薄膜出现均匀的细微裂纹.用胡克定律估算了其应力范围,约104MPa数量级.     

平面磁控溅射法制备Co/Al多层膜的结构与磁性

本文用平面磁控溅射法制备了两个系列的Co/AI多层膜,并研究了这些多层膜的结构和磁性随Co层厚度(dCo)或AI层厚度(dAI)的变化关系。其结构主要是Co层表现出hcp结构的(002)织构和AI层表现出fcc结构的(111)织构。当dAI=24?而dCo在7～140?范围内变化时,试样的饱和磁化强度随dCo的减小而下降;当dCo=98?,而dAI在6～168?范围内变化时,试样的饱和磁化强度不随dAI的变化而变化;矫顽力随dCo或dAI变化呈现出先降后升的变化关系。本文对结果进行了分析,并给出了合理的解释。     

离子束溅射制备Co/Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Co／Pt多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Co层厚度（tCo）或Pt层厚度（tPt）的变化关系。结果表明Co层呈现出hcp结构的（002）织构，Pt层表现出fcc结构的（111）织构。当Co层和Pt层都比较薄时，界面有Co-Pt的化合物形成。当tPt=2．4nm而tCo在0．6～2．4nm变化时，样品的磁矫顽力（Hc）随tCo增加而下降，饱和磁化强度（Ms）随tCo增加而增加。当tCo=1．2nm而tPt在1．2～4．8nm变化时，Hc呈现先升后降的变化，Ms随tPt增大而减小。样品的Hc还受调制周期（D）和周期数ny的影响，通过对Co层和Pt层的厚度比、调制周期、周期数的设计，可以获得较大的磁矫顽力。     

Ni80Fe20/Mo纳米多层膜的互扩散

针对Ni80Fe20/Mo纳米多层膜在实际应用中经常面临的热稳定性问题，研究了多层膜在343－683K温度范围内的互扩散行为，测定了其有效互扩散系数Dλ。小的激活焓来源于多层膜中存在的共格应变。当温度低于483K时，NiFe/Mo多层膜具有较强的抵制NiFe和Mo亚层间互扩散能力，这对NiFe/Mo多层膜今后的实际应用有重要意义。     

离子束溅射制备Co／Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Ｃｏ／Ｐｔ多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Ｃｏ层厚度或Ｐｔ层厚度的变化关系。结果表明Ｃｏ层呈现出ｈｃｐ结构的（００２）结构，Ｐｔ层表现出ｆｃｃ结构的（１１１）织构。当Ｃｏ层和Ｐｔ层都比较薄时，界面有Ｃｏ－Ｐｔ的化合物形成。     

Co/Ni多层膜的热处理研究

采用磁控溅射方法制备了Co/Ni多层膜并做了热处理,测量了系列样品的结构,磁性和磁电阻,受热处理条件等因素影响,多层膜的层间磁性耦合性质发生变化,电阻率下降,而其各向异性磁电阻的数值没有一致的变化趋势,讨论了磁性层织构和界面对多层膜的磁性和各向异性磁电阻效应的影响。     

NiO/FeCo磁性多层膜的高频磁性研究

制备了一系列具有铁磁/反铁磁交换偏置作用的[NiO/Fe65Co35]10多层膜,使用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的静磁参数,利用微带线法测量了样品4GHz-10GHz的磁谱,首次制备并测得了自然共振频率(fr)在6GHz以上,最高到fr=9.6GHz的薄膜样品。结果表明交换偏置场(Hex)、各向异性场(Hua)、以及矫顽力(Hc)随铁磁层厚度(tFM)增大而减小;基于Landau-Lifishitz(L-L)方程对静磁参量和磁谱进行了比较,发现样品自然共振频率较L-L方程计算值偏大30%以上。     

溅射Co／Cu多层膜的磁性与退火热处理

研究了溅射Ｃｏ／Ｃｕ多层 磁性及退火处理对薄膜磁性的影响。薄膜的易磁化方向平行于膜面，溅射态和退火态的多层膜在膜面内是各向同性的。     

NiO/FeCo磁性多层膜的高频磁性

制备了一系列具有铁磁/反铁磁交换偏置作用的[NiO/Fe65Co35]10多层膜,使用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的静磁参数,利用微带线法测量了样品4GHz-10GHz的磁谱,首次制备并测得了自然共振频率(fr)在6GHz以上,最高到fr=9.6GHz的薄膜样品。结果表明交换偏置场(Hex)、各向异性场(Hua)、以及矫顽力(Hc)随铁磁层厚度(tFM)增大而减小;基于Landau-Lifishitz(L-L)方程对静磁参量和磁谱进行了比较,发现样品自然共振频率较L-L方程计算值偏大30%以上。     

磁控溅射Fe—N薄膜及Fe—N／TiN多层膜的结构和磁性

用磁控溅射法制备了Ｆｅ－Ｎ薄膜和Ｆｅ－Ｎ／ＴｉＮ多层膜。结果表明,在常温下,使用较小的氮、氩比溅射,生成的Ｆｅ－Ｎ薄膜主要是含氮α－Ｆｅ固溶体,并且Ｎ原子进入α－Ｆｅ晶格是饱和磁化强度提高的一个原因。Ｆｅ－Ｎ／ＴｉＮ多层膜的层间耦合作用以及减小每－Ｆｅ－Ｎ层厚度而引起的晶粒尺寸的减小可以有效地降低薄膜的矫顽力,从而获得更好的软磁性能。     

磁性多层膜的研究进展

磁性研究是个古老而又暂新的课题，目前，随着信息产业的发展，磁性多层膜领域的研究正在引起人们更多的重视，综述了磁性多层膜领域的若干进展，认为该领域的研究主要集中在多磁性多层膜的结构研究，磁学特性的研究以及多层膜理论计算领域等几个方面。     

Fe/V多层膜中亚稳结构Fe的形成及其磁学性能

采用电子束蒸镀的方法,通过改变多层膜的周期结构,成功地制备出具有不同晶格常数的bcc亚稳结构铁相的Fe/V多层膜,并研究了亚稳结构铁相形成对其磁性影响的规律.实验结果表明,多层膜中Fe与V层均由纳米晶粒组成.Fe层厚度小于2nm时,受多层膜界面自由能作用,Fe与V相互准外延生长,多层膜由点阵常数一致的体心立方相组成,其点阵常数随样品V/Fe层厚度比的增大而增加.多层膜平均原子磁矩随铁或钒层厚度的改变发生明显变化:当钒层厚度固定为6nm时,铁原子磁矩随铁层厚度的增加逐渐下降,在2nm处出现极小值后又随铁层增厚而回升;对于铁层厚度固定为1.6nm的样品,磁矩在钒层厚度为3nm时出现极大值.     

Co/Cu多层膜层间耦合作用的调节

利用在Fe（5nm）/[Co/Cu]30多层膜的隔离层（Cu）中掺入磁性元素Co，引入与相邻Co层之间反铁磁的RKKY作用相竞争的直接的铁磁耦合作用，降低了相邻Co层间的交换耦合作用。在Cu层中掺入不同原子数比例的磁性元素时，饱和磁场有所降低，从而提高了多层膜对外磁场变化的灵敏度。     

磁控溅射Fe-N薄膜及Fe-N/TiN多层膜的结构和磁性

用磁控溅射法制备了Fe N薄膜和Fe N/TiN多层膜。结果表明 ,在常温下 ,使用较小的氮、氩比溅射 ,生成的Fe N薄膜主要是含氮α Fe固溶体 ,并且N原子进入α Fe晶格是饱和磁化强度提高的一个原因。Fe N/TiN多层膜的层间耦合作用以及减小每一Fe N层厚度而引起的晶粒尺寸的减小可以有效地降低薄膜的矫顽力 ,从而获得更好的软磁性能     

Pt的含量对[Fe/Pt]n多层膜磁性能的影响

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,350℃退火30min后其平行膜面矫顽力可达1.6×105A/m;多层膜结构中,Pt层厚度与Fe层厚度相同时,矫顽力最大,当Fe、Pt层厚度比偏离1:1时,在Fe/Pt接触处易产生Fe3Pt和FePt3软磁相;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,且对应的矫顽力大.     

溅射工作气压对Fe/Si_3N_4多层膜微波磁性的影响

在不同的溅射气压下,采用连续磁控溅射制备了Fe/Si3N4多层膜,探讨了溅射气压对多层膜微波磁性的影响。研究发现,溅射气压影响着多层膜的沉积速率和微结构,在溅射铁子层时,Ar气流量控制在300sccm~400sccm下,在溅射氮化硅子层时,氩气与氮气的流量控制在2∶1,总流量控制在320sccm时制备得到的多层膜具有最好的磁性能。     

ZrN/WN纳米多层膜的结构与性能研究

选择锆和钨的氮化物作为个体层材料,利用超高真空射频磁控溅射系统制备ZrN、WN及一系列的ZrN/WN多层薄膜.通过XRD,SEM和纳米力学测试系统分析了该体系合成中调制周期与ZrN、WN单层厚度比例(tZrN/tWN)对多层膜结构与机械性能的影响.结果表明:大部分多层膜的纳米硬度与弹性模量值都高于两种个体材料硬度的平均值;当调制周期Λ=30nm,tZrN:tWN=2:3时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力以及弹性模量均达到最佳效果.多层膜的机械性能改善明显与其多层结构和多晶结构有直接的联系.     

Mo/Si和Mo/B_4C软X射线多层膜的界面热稳定性研究

用磁控溅射法制备Mo／Si多层膜（周期为25nm，20层）和Mo／B4C多层膜（周期为3．9nm，121层），并在真空中加热30min，温度为200，400，600，800和1000℃。用小角X射线衍射法和透射电镜研究不同温度下（保温0．5h）加热的样品。实验结果表明，当加热温度达600℃时，Mo／Si多层膜周期被破坏。而Mo／B4C多层膜在800℃加热温度下仍保持周期性层状结构。说明Mo／B4C多层膜不仅周期只有3．9nm，而且具有很好的热稳定性，可以作为较短波长的软X射线多层膜推广应用。     

坡莫合金/铜磁性多层膜微观力学性能的研究

本文用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了具有不同坡莫合金层厚度的坡莫合金/铜磁性多层膜,并采用纳米力学系统分别以压痕法、划痕法测定了坡莫合金层厚度对多层膜显微硬度、弹性模量以及划痕的临界载荷、宽度和深度等的影响.研究结果表明:在既定的接触深度,多层膜的显微硬度及弹性模量随坡莫合金层厚度变化不大,它们分别约为4.5 GPa和80 GPa,比坡莫合金单层膜的值低而比铜单层膜的值高;坡莫合金层厚度对多层膜微观摩擦学性能有较大的影响:随坡莫合金层厚度减小,特别是当其小于等于1.6 nm时,划痕有较高的临界载荷、较小的宽度和较浅的残余深度;多层膜的划痕临界载荷高于坡莫合金单层膜的值.     

Ti—Mo—N三元多层膜的结构与性能

采用Ｔｉ／Ｍｏ复合靶,用多弧离子镀技术沉积了Ｔｉ－Ｍｏ－Ｎ多元多层膜,并对其组织结构与性能进行了研究,结果表明：在本试验条件下多元膜的结构形式为（Ｔｉ,Ｍｏ）２Ｎ,最佳多层膜的结构形式为基体／Ｔｉ／ＴｉＮ／（ＴｉｙＭｏ１－７）Ｎ／（Ｔｉ,Ｍｏ）２Ｎ,并具有较高的显微硬度、耐磨性和极低的孔隙率,在８００℃具有很好的抗氧化性能。在沉积过程中存在着多元合金膜层与合靶的成分离析现象,这与靶材的结构有关。