热处理及SmCo磁性层对TbDyFe薄膜磁致伸缩性能的影响

研究了SmCo薄膜的复合及热处理对TbDyFe薄膜磁性及磁致伸缩性能的影响。XRD分析表明制备态的TbDyFe薄膜为非晶态，在450℃退火后，样品仍保持非晶态结构。退火处理减少了薄膜的垂直各向异性，并且退火热应力有利薄膜的易磁化轴转向膜面，从而提高了薄膜的磁导率和TbDyFe薄膜低场下的磁致伸缩值。磁控溅射的SmCo薄膜有良好的软磁性能，它的复合也能有效地增强TbDyFe薄膜的低场磁致伸缩性能。     

TbDyFe超磁致伸缩薄膜的低场磁敏特性

采用磁控溅射法制备了TbDyFe超磁致伸缩非晶薄膜,研究了真空热处理退火及软磁性Fe薄膜的交换耦合作用对TbDyFe超磁致伸缩的低场磁致伸缩性能的影响.研究结果表明:真空退火处理通过改善薄膜的微结构及应力状态,有效地提高薄膜了的低场磁敏性能;易磁化方向平行于膜面的软磁Fe膜的复合,使薄膜平行于膜面的易磁化性能大大提高,复合薄膜的强制磁致伸缩系数(dλ/dH)提高3倍以上.单层薄膜厚度越小,交换作用越强,低场磁致伸缩性能越好;当薄膜厚度大于交互作用距离、薄膜的总厚度不变时,单层薄膜的厚度变化对复合薄膜的磁致伸缩性能没有影响.     

NdFeB薄膜制备及对TbFe薄膜磁致伸缩性能的影响

本文采用磁控溅射镀膜技术,制备NbFeB、TbFe单层及TbFe/NbFeB复合薄膜。通过设计正交试验,优化溅射工艺参数。采用振动样品磁强仪、X射线衍射对不同热处理温度处理的NbFeB薄膜的磁学性能、晶体结构进行了研究,并采用电容位移测量法对TbFe薄膜和TbFe/NbFeB复合薄膜的磁致伸缩系数进行测量。研究结果表明,NbFeB薄膜和TbFe薄膜为内易磁化方向,在低于400℃温度下真空热处理,薄膜保持非晶态,显现较好的软磁性能。与TbFe薄膜复合,可以大大降低薄的矫顽力,其低场磁致伸缩性能优于TbFe单层薄膜,这为提高TbFe薄膜的低场磁致伸缩性能的研究提供了一条新途径。     

定向凝固TbDyFe合金的取向,组织和磁致伸缩性能

采用ＪＳＬ－５００区域熔化真空定向凝固装置,对ＴｂＤｙＦｅ超磁致伸缩合金定向凝固轴向择优取向、组织和磁致伸缩性能的研究表明：温度梯度ＧＬ≈７００Ｋ／ｃｍ基本不变的条件下,当昌体生长速度Ｖ≤１ｍｍ／ｍｉｎ时,晶体以平面晶方式生长;１〈Ｖ≤６ｍｍ／ｍｉｎ时,以胞状昌方式生长;Ｖ＝８－１２ｍｍ／ｍｉｎ时,晶体按胞枝晶方式生长（胞状晶树枝晶转变的初始阶段）;当Ｖ〉１５ｍｍ／ｍｉｎ时,晶体按发达的树枝晶方式     

TbDyFe合金的磁致伸缩特征

采用自行研发的 5kg级MBDS 10 0型定向凝固炉在不同工艺参数条件下制备 8～ 30mm规格TbDyFe合金棒。围绕磁致伸缩特征 ,本文对材料组织、取向和磁致伸缩行为进行分析。研究结果表明 ,ReFe3 相组织会明显降低磁致伸缩率 ;同一试样中组织不均匀时 ,磁致伸缩率也存在显著差异 ;通过定向凝固得到取向为〔110〕的片状孪晶材料 ,其磁致伸缩率明显提高 ,预应力下磁致伸缩率λ超过 2 0 0 0× 10 -6。     

压应力对Sm-Fe-B薄膜磁致伸缩性能的影响

压应力对Sm-Fe-B磁致伸缩性能的改善有重要影响,但是其大小对磁致伸缩特性变化趋势的研究很少,而且还未见到压应力对磁各向异性影响的报道。本文利用特制夹具,使玻璃衬底在镀膜过程中受到不同应力作用,镀膜结束后,当玻璃衬底从夹具取下后,利用其恢复到原来状态,可以对稀土Sm-Fe-B薄膜产生压应力作用。通过调整夹具使衬底具有不同的预应力,可得到受到玻璃衬底不同压应力大小作用的薄膜样品。利用LK-G150激光微位移传感器与交变梯度磁强计（AGM）分别测试薄膜悬臂梁自由端偏转量与磁滞回线,以研究具有不同压应力对薄膜的磁致伸缩性能的影响,并且利用磁力显微镜（MFM）测试了薄膜样品垂直表面的磁畴分布情况。实验结果表明：受到压应力作用的薄膜易磁化轴都位于膜面内,以面内各向异性为主,磁畴结构基本分布在面内。随着压应力的增加,易磁化轴由膜面内的短轴转向膜面内的长轴,这一转变有利于器件的设计,但是磁畴在垂直膜面方向略有提高,薄膜的低场磁致伸缩性能也随着压应力的增大而有显著提高。     

超磁致伸缩合金TbDyFe组织与性能研究现状

近年来,超磁致伸缩合金TbDyFe在能量转换,智能传感等方面应用广泛。本文简要地介绍了几种制备超磁致伸缩TbDyFe合金方法,并分析了各种制备方法对TbDyFe合金的组织和性能的影响。本文还介绍了利用热处理的方法来改善合金组织、提高磁致伸缩性能。     

Sm-Fe系薄膜悬臂板磁致伸缩行为的有限元模拟分析

以离子束溅射沉积(IBSD)法制备的Sm-Fe系超磁致伸缩薄膜悬臂板为研究对象,通过ANSYS有限元分析法,对超磁致伸缩薄膜/盖玻片衬底悬臂板自由端挠度值的大小进行模拟计算,并模拟Sm-Fe薄膜、Sm-Fe/Fe复合膜的内部磁化状态.结果表明:在薄膜与衬底厚度比较小的情况下,悬臂板端点挠度值随薄膜厚度的增加而线性增加,且与衬底厚度近似成二次抛物线关系,有限元分析结果与实测情况吻合较好;Sm-Fe单层膜内部磁力线分布较均匀;在Sm-Fe/Fe复合膜中,由于Fe膜的负磁场效应,使Sm-Fe膜内的磁力线分布出现不均匀的现象,且磁感应强度比Sm-Fe单层膜小.     

磁致伸合金薄膜的开发

利用反应溅射法制备Sm-Fe超磁致伸缩薄膜；直流磁控溅射蒸镀法制备Fe2.45-Sm合金压缩超磁致伸缩膜；在铜基片两面蒸镀Fe-Pd（拉伸）与Fe-Sm（压缩）磁致伸缩膜的复合材料。[编者按]     

Tb-Dy-Fe-Co合金本征磁致伸缩性能

研究了Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_1.95合金中替换元素Co的分布及其对材料内禀磁性和本征磁致伸缩性能的影响. EDS分析表明, 合金中产生了Co富集的富稀土相, Co在其中的含量为21.18%(原子分数), 高于基体中Co的含量9.36%. Co元素部分替换Fe未改变巨磁致伸缩合金主相Laves相的结构, 合金的Curie温度从378℃提高到420℃, 拓展了应用温度范围; 同时, Co元素的添加部分补偿了由于Tb/Dy比例提高所增大的磁晶各向异性, 有利于改善合金低场性能. 为避免样品的生长取向对本征磁致伸缩性能测量的影响, 保证测量结果的准确性, 制备了 Tb_0.36Dy_0.64(Fe_0.85Co_0.15)_1.95无取向等轴晶样品, 测量了合金的饱和磁致伸缩常数 λ_s. 通过Laves相XRD谱中(440)峰的劈裂, 计算了沿<111>方向上的磁致伸缩λ₁₁₁, 由此计算出沿<100>方向上的磁致伸缩λ₁₀₀. 与Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95合金相比, Co添加后λ₁₁₁稍有降低, λ₁₀₀得到显著提升, 饱和磁致伸缩常数λ_s基本相当.     

峰值功率对高功率脉冲磁控溅射氮化铬薄膜力学性能的影响

目的采用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)制备力学性能优良的氮化铬薄膜。方法采用HIPIMS技术,利用铬靶及氩气、氮气,在不同峰值功率(52.44,91.52,138 k W)下沉积了氮化铬薄膜。采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等评价方法,研究了峰值功率对薄膜组织结构和力学性能的影响。结果当峰值功率为52 k W时,靶材原子与离子的比值仅为5.4%,所生成氮化铬薄膜的晶粒尺寸较小,薄膜出现剥落的临界载荷为42 N,薄膜的磨损深度达到349 nm;当峰值功率提高到138 k W时,靶材原子与离子的比值为12.5%,在最大载荷100 N时,薄膜也未出现剥落,同时磨损深度仅为146 nm。结论高的峰值功率能够提高靶材原子离化率和离子对基片的轰击效应,使氮化铬薄膜晶粒重结晶而长大,消除部分应力,使薄膜表现出优良的耐磨性和韧性,因此提高靶材峰值功率可以提高氮化铬薄膜的力学性能。     

溅射功率对射频磁控溅射Al掺杂ZnO(ZAO)薄膜性能的影响

用射频磁控溅射技术,在纯氩气氛中不同溅射功率（120 W~210 W）下于玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光谱仪和四探针测试仪等对所制备的薄膜进行了晶体结构、光学和电学性能分析。结果表明,纯氩气氛中不同溅射功率下玻璃衬底上原位沉积的ZAO薄膜具有明显的c轴择优取向性,它没有改变ZnO的六角纤锌矿结构;ZAO薄膜的可见光区平均透光率不强烈依赖于溅射功率,为75%左右;原位沉积ZAO薄膜的电阻率达到102Ω.cm数量级范围,随溅射功率由120 W增大到210 W时,薄膜电阻率从132.67Ω.cm降低到21.08Ω.cm。     

Resistive Switching Behavior of Hafnium Oxide Thin Film Grown by Magnetron Sputtering

采用磁控溅射法,以ITO/Glass为衬底,制备了具有电阻转变特性的HfO2薄膜。X射线光电子能谱(XPS)分析发现,薄膜中的Hf、O元素不成化学计量比,薄膜中可能存在大量氧空位。电学测试结果表明,HfO2薄膜表现出明显的双极电阻转变特性,并且表现出良好的可靠性(室温下可重复测试102次以上)和稳定的保持性能(0.5 V偏压下保持104 s以上),高低阻态比值达到104。基于XPS以及电学分析,薄膜的导电过程可用与氧空位相关的空间电荷限制电流模型解释。     

钛酸铋薄膜的磁控溅射及其退火处理

采用射频磁控溅射技术,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋(Bi4Ti3O12,简称BIT)薄膜。研究了衬底温度及后续退火处理对薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明:适宜的衬底温度为200℃。随着退火温度(650~800℃)的升高,BIT薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸增大,c轴取向增强。当退火温度达到850℃时,开始出现焦绿石相;700~800℃为适宜的退火温度,在此条件下得到的BIT薄膜结晶良好,尺寸均匀,表面平整致密。     

高功率脉冲磁控溅射沉积原理与工艺研究进展*

高功率脉冲磁控溅射技术是一种峰值功率超过平均功率2个量级、溅射靶材原子高度离化的脉冲溅射技术,作为一种新的离子化物理气相沉积技术,已成为国际研究的热点,有关高功率脉冲放电、等离子体特性、薄膜及其工艺等方面的研究进展十分迅速。文中从高功率脉冲磁控溅射的原理出发,介绍10多年来高功率脉冲电源的发展,从高功率脉冲放电等离子体特性与放电物理、等离子体模型,以及沉积速率和薄膜特性等方面综述技术的研究进展。     

磁控溅射制备Ru-B薄膜的研究

采用射频磁控溅射技术制备了Ru-B薄膜,利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)等分析技术对薄膜的相结构、沉积速率以及表面形貌进行了研究分析。结果表明：在室温下制备的 Ru-B 薄膜均为非晶态。薄膜的沉积速率不随溅射时间变化,但随溅射功率的增加而增大。薄膜表面光滑致密质量良好,随着溅射时间的延长,薄膜表面晶粒大小和粗糙度增大。溅射功率影响着基片表面粒子的形核长大和迁移扩散速率,进而影响薄膜的表面形貌。     

磁控溅射制备TiAlN薄膜组织结构及性能的研究

本文采用射频磁控溅射法在硬质合金钻头表面制备了TiAlN薄膜。XPS测试表明,膜层的主要成分为金属氮化物,Ti/Al原子个数比约为1∶1;XRD分析表明膜层中只出现Ti3AlN的衍射峰,并且在(220)上有明显的择优取向;SEM测试表明所制备的薄膜连续、光滑、组织致密;硬度测试显示薄膜硬度HV最高达到2465;膜/基界面的结合力经测定为42.12N。     

溅射气压对铝合金表面HPPMS沉积钒薄膜摩擦学性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)技术,在铝合金基体上制备V薄膜。研究溅射气压对V薄膜相结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。结果表明:不同气压下制备的V薄膜中的V相仅沿(111)晶面生长,其衍射峰强度先增强后减弱,当气压为0.5Pa时,衍射峰最强且择优取向最明显;同时,V薄膜表面质量最好,其表面粗糙度最小仅为0.267nm。室温下V薄膜样品的耐磨性能与基体相比有大幅提高,当气压为0.5Pa时,摩擦系数可由基体的0.57下降到0.28,磨痕表面无明显的剥落迹象,表现出最佳的摩擦磨损性能。经过200和300℃加热处理后的V薄膜样品的摩擦系数与基体相比具有稳定的低值,这是由于表面氧化造成的。     

氧流量对磁控溅射ZrO2薄膜光学性能的影响

采用反应磁控溅射法在k9玻璃基底上沉积ZrO2薄膜.用轮廓仪、椭圆偏振仪和分光光度计,分别测试薄膜的厚度、折射率、消光系数和透过率,研究了不同氧流量对薄膜沉积速率和光学特性的影响.结果表明:随着氧气流量增加到22～24 mL/min(标准状态下)时,沉积速率从6.8 nm/s下降到2.5 nm/s,并趋于稳定;在入射波...