对靶磁控溅射法沉积类三明治结构过渡金属纳米薄膜的磁特性和微结构研究

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjm17207928
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随着磁记录存储密度的不断提高,由纳米尺度的铁磁金属颗粒如Fe、Co、Ni及其合金等构成的磁性颗粒膜引起了人们极大的注意,成为当前研究的热点。本实验中制备了Ag/Fe/Ag和Ti/Fe/Ti系列薄膜,用VSM、XRD和SPM等对其性能进行了表征,研究工作如下:1.制备了Ag(x nm)/Fe(15 nm)/Ag(x nm)系列薄膜,这里x=1,2,3,4,和5。我们通过分析得出,Ag层厚度对样品的矫顽力影响较大,随Ag层厚度的增加,矫顽力先增加再减小。当Ag层厚度为3 nm时,垂直膜面方向的矫顽力最大,此时平均粗糙度较小为0.2 nm。分析认为矫顽力变化是由于形状各向异性导致的。2.制备了Ti(x nm)/Fe(15 nm)/Ti(x nm)系列薄膜,这里x=1,2,3,4和5。通过分析我们知道,矫顽力随Ti层厚度增加基本呈逐渐增大的趋势。对于Ti层厚度为3 nm和5 nm的样品,垂直膜面方向的矫顽力较大,分别为1710 Oe和1864 Oe。如此大的矫顽力的产生主要是由于Ti的引入一方面提高了样品的晶化程度,另一方面是由于小尺度的Ti层,在基片上呈不连续的岛状分布,类似于模板,从而导致Fe中间层呈柱状生长,提高了形状各向异性。和Ag层对比,我们认为Ti层在对Fe的磁性能改善方面优于Ag层。3.制备了Ag/Fe/Ag和Ti/Fe/Ti系列薄膜。VSM测量结果显示,500℃退火后Ag/Fe/Ag样品平行膜面方向的矫顽力与Ti/Fe/Ti样品平行膜面方向的矫顽力相比明显增大。我们考虑这样大的矫顽力主要是由于在适当温度退火的作用下,非磁性Ag原子比Ti原子能更多地扩散进Fe磁性颗粒的边界,降低Fe磁性颗粒间的交换耦合作用,进而引起矫顽力的增大。4.对Ag/Fe/Ag颗粒膜微结构和磁性能的时效性进行了研究,发现在制备两年后样品磁性能未被破坏,相反,样品的磁性能在不同程度上略微有些改善,所有样品垂直膜面矫顽力都略有增大。通过分析推测,这主要是由于在放置过程中界面处的非磁性Ag原子进一步扩散,减弱了磁性粒子间的相互耦合作用所致。对比加Ti的结果,发现加Ag的时效性好于Ti的时效性。
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