Co/Pt多层膜反常霍尔效应的研究

通过磁控溅射方法制备了一系列以Pt为底层的Co/Pt多层膜样品,研究了周期层中Co层厚度、周期层中Pt层厚度、底层厚度和多层膜周期数对样品霍尔效应和磁性的影响。结果表明,多层膜中各层的厚度及周期数对样品的霍尔效应和磁性有重要的影响。通过对样品测试结果的分析发现多层膜的界面效应是影响其宏观性能的主要因素,样品的霍尔电阻和矫顽力随着膜厚和周期数的变化均体现了这一效应。通过优化多层膜各层厚度参数及周期数,获得了最佳样品结构为Pt 1.0 nm/(Co 0.4 nm/Pt 0.8 nm)3,周期层中Co和Pt的最佳厚度分别为0.4和0.8 nm,最佳周期数为3,该样品的霍尔电阻最大,同时样品霍尔曲线的矩形度最好,且矫顽力也较小,通过磁性测量得到其磁各向异性能为2.0×105J·m-3,具有良好的垂直磁各向异性。     

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.     

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.     

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.     

具有垂直各向异性的Co/Pt多层膜中各Co层之间铁磁性耦合

主要研究了硼对低钴(质量分数小于5%)储氢合金电化学性能的影响,并设计了Mm (NiCoMnAlB)_5+χ(χ=0.02,0.03,0.05,0.1,0.2,0.3)一系列非化学配分铸态合金成分.结果表明,硼的加入可以提高活性和高倍率性能,但降低合金的放电容量.微观分析可知,加入硼可形成第二相,提高活性和高倍率性能.同时利用MASTER软件对合金成分进行了优化,得出最佳合金成分Mm (NiCoMnAlB)_5.1,预测出新合金成分Mm (NiCoMnAlB)_5.08,并用实验方法验证了性能结果.     

(AlCrTiZrNb)N/Al2O3纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

在单晶硅片基底上采用反应磁控溅射技术交替溅射AlCrTiZrNb靶与Al2O3靶,制备了不同厚度Al2O3层的(AlCrTiZrNb)N/Al2O3纳米多层膜.采用X射线衍射仪(X-ray?diffraction,XRD),高分辨率透射电子显微镜(high?resolution?transmission?electro...     

离子交换树脂对Pt/C催化剂耐久性的影响

离子交换树脂（Ionomer）是质子交换膜燃料电池催化层的重要组成部分,它在催化层中的主要作用是作为质子传导相传导质子。本文采用旋转圆盘电极法（RDE）,在模拟燃料电池真实的运行环境（模式一）和模拟燃料电池启停环境（模式二）两种模式下,研究了Ionomer对铂碳催化剂电压循环耐久性的影响。通过相同位置透射电镜分析法（IL-TEM）,分析了铂碳催化剂经历模式二耐久性测试后的结构变化。研究发现Ionomer的存在可以提高铂碳催化剂的耐久性。在模式一的测试中:添加Ionomer后,其氧还原半波电位下降值?E从23 mV下降至11 mV;没有发生碳的腐蚀,Pt颗粒的长大是催化剂性能下降的主要原因;Ionomer的存在延缓了Pt电化学比表面积（ECSA）的降低从而有利于保持Pt的活性。在模式二的测试中:添加Ionomer后,其氧还原半波电位下降值?E从25 mV下降至5 mV,除了铂颗粒长大外还发生了载体碳的腐蚀;Ionomer的存在同样可以保持Pt的活性;IL-TEM分析可以看到明显的铂颗粒长大和碳腐蚀,碳载体的腐蚀造成铂的严重流失和团聚。含Nafion的催化剂中铂颗粒平均粒径从2.7 nm增加到了3.76 nm,不含Nafion的催化剂中的铂颗粒平均粒径从2.44 nm增加到了4.19 nm。      

不同底层(Ag, Ti, Cu, Pt)对[Fe/Pt]n多层膜磁性的影响

利用磁控溅射的方法, 在热玻璃基片上制备了[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(L10-FePt).实验结果表明 [Fe/Pt]n多层膜结构可使FePt薄膜的有序化温度由500 ℃降到350 ℃, 350 ℃退火20 min后其平行膜面矫顽力可达到421.8 kA·m-1.同时以Ag, Ti, Cu和Pt做底层, 利用[Fe/Pt]n多层膜结构制备了FePt薄膜, 磁性和X射线衍射结果表明 与[Fe/Pt]n多层膜相比, 四种底层均没有进一步降低FePt薄膜的有序化温度, 其中Ag做底层对[Fe/Pt]n多层膜退火后的平行膜面矫顽力影响较小, 但能够提高其垂直磁各向异性;其他底层均会降低[Fe/Pt]n多层膜在高温退火时的平行膜面矫顽力, 且对其垂直磁各向异性无改善作用.     

(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N多层涂层的物理及力学性能研究

借助EPMA、XRD、SEM、纳米压痕、EDX、RockwellA压痕、强度测试和切削实验研究了采用磁控溅射法在硬质合金基体上沉积的（Ti，AI）N单层和TIN／（Ti，AI）N多层涂层的物理和力学性能。研究结果表明：两种涂层均与基体结合紧密，（Ti，AI）N为面心立方结构；TIN／（Ti，AI）N多层涂层具有更高的硬度、更低的脆性和更好的切削性能。     

电子束蒸发法制备Co/Ru多层膜的微观结构与磁电阻

采用电子束蒸发法制备具有不同Co层厚度的Co/Ru多层膜。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电镜(TEM)等对多层膜的微观结构进行观察与分析,研究多层膜微观结构对多层膜磁阻性能的影响,并探讨多层膜磁阻的产生机理。结果表明:Co层的厚度tCo对于薄膜的微观结构和磁阻性能有很大影响,当tCo≥0.8 nm时Co/Ru多层膜以层状方式连续生长,且tCo越大,薄膜结晶越完整,薄膜呈现负磁阻效应;当tCo=0.5 nm时,Co/Ru多层膜为岛状生长,Co/Ru界面的不对称性使得薄膜出现正磁阻效应。     

Pb/Al金属多层膜的红外性能研究

利用紫外-可见-近红外分光光度计和傅立叶红外光谱仪分析了用真空磁控溅射技术制备的A1/Pb金属多层膜的对红外光的吸收、反射和透射.结果表明,在近红外200-2500 nm波段,多层膜具有良好的吸波特性,在中红外和远红外波段,多层膜呈现出低反射强吸收效果.     

Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响

采用交流阻抗测试技术、循环伏安、计时电流和扫描电镜等实验方法,研究了Pt/YSZ电极烧制温度对其性能的影响.研究表明,随着烧制温度升高,电极过程激活能减小,电极总阻抗和响应时间均先减小后增大.烧制温度小于或等于1100℃时,氧原子大量吸附于Pt电极表面,与铂原子发生位置重排反应而生成Pt氧化物,电极过程激活能为177～230 kJ·mol^-1;烧制温度大于1100℃时,电极系统中可能存在的Pt氧化物充分解离,电极过程激活能为107～172 kJ·mol^-1.烧制温度为1000～1100℃所制电极总阻抗最小,电荷转移过程响应最快,电极活性最高.     

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.     

磁控溅射Cu/Mo纳米多层膜的结构与性能

用磁控溅射法在单晶硅和聚酰亚胺衬底上制备了恒定调制比(η=1)、调制周期λ=10～ 100 nm的Cu/Mo纳米多层膜,运用XRD,HRTEM,EDX,AFM,单轴拉伸系统、显微硬度仪和电阻仪对多层膜的微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行了研究.结果表明,Cu/Mo多层膜中的Cu层和Mo层分别具有Cu( 111)和Mo(110)择优取向,Cu层呈柱状纳米晶、Mo层为极细纳米晶结构,Cu/Mo层间界面处存在一定厚度的扩散混合层.Cu/Mo多层膜的结构和性能受到调制周期和Cu层厚度的显著影响.在调制比η=1的条件下,随着调制周期的增加,软相Cu层厚度增大,Cu/Mo多层膜总体的屈服强度和显微硬度明显下降,裂纹萌生临界应变εc和电导率则显著上升.主要原因在于,随Cu层厚度的增加,Cu晶粒尺寸增大,Cu层内晶界密度降低,使Cu层的位错运动阻力减小、塑性变形能力增强,Cu层内电子散射效应减弱.同时当Cu/Mo多层膜总厚度恒定时,多层膜中Cu层和Mo层的层间界面数量亦随Cu层厚度的增加而减少,减弱了层间界面的电子散射效应,从而使多层膜电导率得以提高.     

CrAlN/VN多层膜调制比对涂层性能的影响

为开发适用于干式切削的既硬又润滑的涂层,采用磁控溅射工艺制备调制周期厚度为20nm的CrAlN/VN多层膜结构涂层,研究不同CrAlN/VN调制比对涂层性能的影响;利用场发式电子探针(FE-EPMA)、掠入射X射线衍射分析仪(GIXRD)、场发式扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征涂层的微观结构和化学组成;利用纳米压痕仪表征涂层的纳米硬度和弹性模量;利用Ball-on-disc磨耗试验仪表征涂层的摩擦因数。结果表明:当CrAlN/VN的调制比为1∶2时,涂层具有最高硬度(21.8GPa);涂层与碳化钨合金的摩擦因数最低为0.26。随着CrAlN/VN调制比的增大或减小,伴随着CrAlN或VN子层厚度减薄,涂层的硬度有增强的趋势;随着VN含量的增加,涂层的摩擦因数略有下降。     

不同底层对Co/Pt多层膜反常霍尔效应影响的研究

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了Au,Cu,Pt和Ta底层的Co/Pt多层膜样品,对周期层中Co和Pt进行了调制,获得了各底层的最佳多层膜结构,研究了各底层对Co/Pt多层膜的反常霍尔效应的影响。经研究发现,当底层厚度均为3 nm、周期层中Pt厚度为1.5 nm,多层膜中Co层的厚度均为0.4 nm时,样品霍尔回线的矩形度最好,对应样品具有更好的垂直磁各向异性(PMA)。在相同厚度条件下,Au和Cu作为Co/Pt多层膜的底层在保持样品的垂直磁各向异性方面的作用远不如Pt和Ta底层,而且样品的霍尔电阻比Pt和Ta做底层时要小很多。在研究的4种不同金属底层多层膜中,Pt底层可以使多层膜周期层以更薄的Pt厚度获得垂直磁各向异性,从而使得Co/Pt多层膜的磁矩垂直于膜面,但由于Pt层对样品的分流作用过大,导致样品的霍尔电阻有所降低;而Ta作为底层的Co/Pt多层膜既可以周期层以较薄的Pt保持样品的垂直磁各向异性,又可使得样品具有大得多的霍尔电阻,可研究其与互补金属氧化物半导体(CMOS)的集成。     

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.     

Nb添加对Nd-Ce-Fe-B合金的磁性能及晶间交换耦合作用的影响

研究了不同含量的Nb添加对(Nd_0.5Ce_0.5)₁₃Fe_82-xNb_xB₅快淬合金的磁性能、物相组成、交换耦合作用及其初始磁化机制的影响.发现Nb添加能抑制α-Fe的形成,显著改善合金的磁性能.当Nb的添加量(原子分数)为0.5%时,合金获得较优的磁性能.随着Nb的添加量(原子分数)从0增加到0.5%,合金的矫顽力由未添加时的777 kA/m提升到900 kA/m, 最大磁能积也从未添加Nb时的64 kJ/m3增加到78 kJ/m3,而合金的剩磁仅由未添加Nb时的0.71 T轻微下降到0.70 T.合金中晶粒间的交换耦合作用随着Nb的添加而增强.合金的初始磁化机制也有了显著地变化.      

纳米晶双相交换耦合永磁体(NdDy)_2(FeNb)_(14)B/α-Fe的制备、微结构及磁性能研究

利用熔体快淬工艺制备了成份为Ｎｄ８．１６Ｄｙ１Ｆｅ８５．２６Ｎｂ１Ｂ４．５８合金的条带，对由（ＮｄＤｙ）２（ＦｅＮｂ）１４Ｂ和α－Ｆｅ组成的两相快淬带进行了微结构分析与表征，探讨了晶化温度和退火时间及Ｄｙ、Ｎｂ元素的添加对稀土粘结永磁体磁性能的影响，获得了矫顽力较高的交换耦合稀土粘结磁体     

真空退火对TC4钛合金表面Ti/TiN多层复合涂层性能的影响

金属基体材料表面硬质膜层在服役过程中,残余应力在膜基界面以及膜层内部界面之间的积聚会导致膜层发生界面剥落失效。以TC4钛合金基体表面Ti/TiN多层复合膜层为研究对象,探讨真空退火对复合膜层结构及性能的影响,并表征退火前后复合膜层的界面划痕失效以及抗粒子冲蚀性能。结果表明,真空退火促进了膜层内部以及膜基界面两侧原子的热扩散,使得界面结构特征明显弱化。界面状态的改变使得复合膜层的表面显微硬度降低以及膜基结合强度提高。在划痕载荷作用下,复合膜层抵抗裂纹沿界面扩展的能力得到增强。真空退火有助于提高膜层的强韧性匹配,可有效抵抗小角度冲蚀粒子的犁削以及大角度粒子冲蚀下的疲劳,因此Ti/TiN多层复合膜层表现出较好的抗冲蚀性能。