Ta/Pt双底层Co/Ni多层膜的反常霍尔效应

通过JGP560A型磁控溅射仪制备了一系列以Ta/Pt为底层的Co/Ni多层膜样品,研究了多层膜中Pt缓冲层厚度、周期层中Co与Ni厚度以及多层膜周期数对样品反常霍尔效应和磁性的影响。结果发现:逐渐增厚的Pt层可以使样品的矫顽力增加,但是分流作用会导致样品的霍尔电阻降低,通过比较确定Pt缓冲层的厚度为2nm;磁性层中Co和Ni都处于一定厚度范围内时,多层膜的霍尔回线才能具有良好的矩形度,当厚度超出其特定范围时,多层膜的矩形度会变差,经过分析确定磁性层中Co和Ni的厚度为均0.4nm;磁性层的周期数对样品的性能也有着显著的影响,最终通过对周期数优化获得的最佳样品结构为Ta(2nm)Pt(2nm)Co(0.4nm)Ni(0.4nm)Co(0.4nm)Pt(1nm),该样品的霍尔回线矩形度非常好,霍尔信号明显,该样品总厚度在7nm以内,可进一步研究其在垂直磁纳米结构中的应用。     

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.     

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。     

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。     

不同调制周期TiAlSiN/Mo2N多层膜的微观结构、力学和摩擦性能研究

采用射频磁控溅射制备不同调制周期的TiAlSiN/Mo2N多层膜。利用X射线衍射,扫描电镜,能量弥散X射线谱,纳米压痕仪及摩擦试验机对薄膜的成分,相结构,力学及室温摩擦性能进行分析。结果表明,不同调制周期的TiAlSiN/Mo2N多层膜为fcc与hcp混合结构,不同调制周期的TiAlSiN/Mo2N多层膜硬度均大于单层TiAlSiN和Mo2N薄膜,且TiAlSiN/Mo2N多层膜的硬度与弹性模量随调制周期的影响不大,硬度稳定在29 GPa左右,室温条件下,以Al2O3为摩擦副的TiAlSiN/Mo2N多层膜平均摩擦系数平均摩擦系数均低于单层TiAlSiN、Mo2N薄膜,且随调制周期的增大逐渐降低,其最低平均摩擦系数为0.42,对应调制周期为12 nm。     

类三明治结构C/Co/C纳米颗粒膜微结构和磁特性的研究

在室温下,用对靶磁控溅射法制备了系列类三明治结构C/Co/C颗粒膜.C靶和Co靶分别采用射频溅射和直流对靶溅射模式,并且随后进行了原位退火.用振动样品磁强计(VSM)和扫描探针显微镜(SPM)系统研究了C/Co/C颗粒膜的微结构和磁特性与磁性层厚度、非磁性层厚度、退火温度的关系.X射线衍射(XRD)图样显示出退火400℃的样品具有很好的六角密堆积结构.扫描探针显微镜图样和δM曲线说明Co纳米颗粒嵌在非晶质的C母基内.振动样品磁强计测量表明磁矩很好的排列在膜面内,随着磁性层Co层厚度的增加,矫顽力(Hc)先增大然后减小.在Co层厚度为20nm,C层厚度为30nm,退火温度400℃时,矫顽力达到最大值,剩磁比(S)接近于1.     

用于软X光反射镜的Ni/C、Mo/Si多层膜的制备

本文介绍了用石英晶体振荡膜厚速率监控法,制备用于软X光反射镜的Ni/C、Mo/Si多层膜的工艺过程。制备了一系列周期厚度45—75(?),层数多至50层的多层膜样品,并利用X光小角衍射(Cu kα线:1.54(?))、俄歇电子能谱(AES)、透射电子显微镜(TEM),测试和分析它们的周期结构、界面状况、膜层内各元素包括杂质的成分分布,最后对所设计的Mo/Si膜系做了软X光反射特性的理论模拟计算。     

Cr/Mo比对FeCoMoCrZr非晶合金晶化过程及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备了一系列不同Cr/Mo比的FeCoMoCrZr非晶薄带,并对该系非晶合金进行等温热处理。用XRD和VSM研究Cr/Mo比的变化对(Fe0.58Co0.42)73Mo17-xCrxZr10系非晶合金晶化过程和磁性能的影响。结果表明,x在9~17之间变化时,所制备的合金薄带为非晶结构;(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe23Zr6+Cr2Mo,(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe3Ni2+未知相;Cr/Mo比例的增加降低了合金的热稳定性,促进了退火后α-Fe(Co)相的析出。两种合金的饱和磁化强度Ms随退火温度的变化趋势相同但幅度不同,在低于晶化峰值温度Tp退火,(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10合金的Ms随退火温度的升高缓慢上升;而(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10合金的Ms随退火温度的升高快速大幅上升。     

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。     

C/Co/C纳米颗粒膜的制备及特性

应用对靶磁控溅射法在玻璃基底上制备了类三明治结构C/Co/C纳米颗粒膜,并进行了原位退火.发现磁性层厚度对C/Co/C颗粒膜的微结构和磁特性有明显影响.在400℃退火的样品具有很好的六角密堆积结构,磁矩很好的排列在膜面内.随着磁性层Co层厚度的增加,矫顽力Hc先增大然后减小,粒径和磁畴簇略微增大,样品的表面粗糙度Ra也减小到了0.5 nm左右.     

退火对IrMn基自旋阀结构和磁性能的影响

采用高真空直流磁控溅射的方法制备了结构为//Ta(5nm)/Co75Fe25(5nm)/Cu(2.5nm)/Co75Fe25(5nm)/ Ir20Mn80(12nm)/Ta(8nm)的顶钉扎自旋阀多层膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM) 和振动样品磁强计(VSM)研究了退火对自旋阀的结构及磁性能的影响.结果表明:退火使得IrMn(111)织构减弱,表面/界面粗糙度在低温退火后增大,而较高温度退火后减小;退火后交换偏置场和被钉扎层矫顽力减小,而自由层矫顽力增加;退火后自旋阀多层膜交换偏置场随样品在反向饱和场下停留时间的增加而不发生变化.     

Cu/Zr纳米多层膜的调制结构与电阻率

采用磁控溅射技术在单晶硅片上制备了恒定调制周期(λ=25,40 nm)、不同调制比(η=0.1~10.5)的Cu/Zr纳米多层膜。分别通过透射电子显微镜研究分析Cu/Zr多层膜的微观结构,通过四探针测量法系统研究Cu/Zr多层膜电阻率的尺寸效应。微观结构分析表明:Cu/Zr多层膜呈现周期性层状结构,层界面清晰。调制周期与调制比均显著影响Cu/Zr多层膜的电阻率(ρ)。相同调制周期下,η大于临界调制比(η_C≈1)时,ρ几乎与η无关;而η小于此临界调制比(η_C≈1)时,ρ随η减小急剧增大。利用Fuchs-Sondheimer和Mayadas-Shatzkes(FS-MS)传输模型可以对实验数据进行很好的拟合,拟合结果表明:当ηη_C时,晶界散射和界面散射协同作用是Cu/Zr多层膜电阻率变化的主控机制;当ηη_C时,晶界散射成为多层膜电阻率变化的主导因素。     

磁性薄膜材料中的交换耦合

介绍了在磁性薄膜材料中的交换耦合的研究进展。制备了铁磁/反铁磁/铁磁3层结构不同成分的薄膜。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试分析技术,系统研究了磁性多层薄膜的相组成、界面及微观结构等。利用超导量子干涉仪(SQUID)研究薄膜的磁、电性能和交换耦合。在Co/反铁磁/Fe结构中发现了非常明显的与温度相关的铁磁/反铁磁界面耦合与铁磁/铁磁层间耦合之间的竞争效应。含有不同铁磁层Fe、Co、Fe20Ni80的3层膜FM1/Cr2O3/FM2对交换耦合随温度的变化存在较强的影响,发现铁磁层的磁晶各向异性和跟Cr2O3接触的自旋非对称性反射系数体系的界面和层间耦合有很大的影响。铁磁层对FM/AFM的交换耦合强度的影响甚大,这种影响和铁磁层的各向异性的相关性要强于和铁磁层饱和磁化强度的相关性。通过面内预加场和场冷的方式,在易轴互相垂直的[Pt/Co]n/NiFe/NiO异质结中实现了交换偏置的4种状态,可等温调控偏置。研究了Co/NiO反点阵列和连续膜的交换偏置,与连续膜相比,纳米反点阵列既能增大偏置,也能减小偏置,具有更高的热稳定性。     

具有纳米调制结构的AlTiN/AlCrN复合涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

目的 研究干摩擦条件下不同AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构对摩擦磨损行为的影响。方法 将处理过的合金工具钢和单晶硅片作为膜层生长的基底材料,在膜层制备之前,先对基底材料进行预处理,然后使用多靶磁控溅射纳米膜层系统沉积一系列不同调制周期和调制比的AlTiN/AlCrN纳米多层膜。通过控制涂层总厚度不变,在调制比为1︰1时,设计不同的调制周期,择优选出磨损量最小、耐磨性最好的调制周期,并以此为恒定值,进而设计不同调制比的试样。采用X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分析与表征纳米多层膜的微观结构和性能,研究调制周期和调制比对AlTiN/AlCrN纳米多层膜微观结构和干摩擦条件下摩擦磨损性能的影响。结果 AlTiN/AlCrN纳米多层膜主体均为面心立方结构,且在(111)、(200)和(220)晶面择优取向。调制结构对多层膜的磨损特性影响较大,当调制周期为14.4 nm时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的摩擦磨损量最小;在调制周期恒定为14.4 nm情况下,当调制比为3︰1时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的耐磨性能最好;AlTiN/AlCrN纳米多层膜的磨损机理主要以磨粒磨损和黏附磨损为主。结论 优化的AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构技术可应用在切削刀具的表面再制造领域,从而延长刀具工作寿命,通过涂层良好的耐磨性能提升设备的加工效率。     

调制结构对TiN/ZrN纳米多层膜的表面形貌、生长行为及力学性能的影响

利用射频反应磁控溅射方法,设计并制备了一系列不同调制周期的TiN/ZrN纳米多层膜.利用原子力显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对多层膜的表面形貌、微观结构和力学性能进行了系统表征.研究结果表明调制结构影响着薄膜的择优生长取向、沉积速率和表面形貌;在调制周期为7nm～26nm的范围内,随调制周期的增加,TiN/ZrN多层膜的织构取向有从(100)面向(111)面转变的趋势;TiN和ZrN层的沉积速率随调制周期的变化而变化.在调制周期为15nm左右时,表面粗糙度最小,减小和增加调制周期均导致粗糙度的增加.力学性能分析表明TiN/ZrN多层膜的硬度和弹性模量均高于单一TiN和ZrN的硬度和弹性模量,且随着调制周期的减小有逐渐增加的趋势.此外,根据调制结构和力学性能的分析结果,讨论了TiN/ZrN纳米多层膜的硬化机制.     

纳米级FePt/Fe多层膜中微结构的优化与耦合效应

本文用磁控溅射法制备了一系列不同厚度Fe层的FePt/Fe多层膜,经过热处理后成功地制备出具有fct结构的FePt有序相和exchange-spring型永磁体.研究了不同热处理条件下多种膜层厚度与FePt/Fe多层膜结构、磁性及其内在关系,并探讨了FePt/Fe多层膜铁中的磁耦合失效问题.观察了不同热处理条件和层厚的FePt/Fe多层膜的结构变化过程,包括结构相变、有序度和晶粒度.研究了其磁性能随结构变化的规律,发现了耦合失效的模式.     

结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。     

电弧离子镀TiN/Ti纳米多层膜的力学性能

采用多弧离子镀技术,在不同沉积参数下合成具有纳米调制周期的TiN/Ti多层膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、XP-2台阶仪、XP型纳米压痕仪、X射线能谱仪(EDS)研究了调制周期对TiN/Ti纳米多层膜微观结构、表面形貌以及力学性能的影响。结果表明,膜层由TiN和Ti交替组成,不存在其它杂相,且TiN薄膜以面心立方结构沿(111)密排面择优生长;TiN/Ti多层膜外观致密、平滑、颜色均匀金黄,随着调制周期的减小,薄膜表面大颗粒数量和尺寸均减小,且氮含量逐渐升高,膜层硬度呈现出增大的趋势。     

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.     

非晶Tb/Fe/Dy和Fe/Tb/Fe/Dy纳米多层膜磁性能及超磁致伸缩性能(英文)

研究非晶Tb/Fe/Dy(样品A)和Fe/Tb/Fe/Dy(样品B)纳米多层膜超磁致伸缩性能和磁性能.磁滞回线表明样品A的垂直磁各向异性而样品B有面向磁各向异性,样品B比样品A更好的磁性能.样品B有很好的低场超磁致伸缩性能,在外磁场为0.12T情况下样品B的超磁致伸缩性能是样品A的五倍,即从16ppm变为82ppm.