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《安徽大学》 2012年
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脉冲激光沉积法制备SmCo薄膜及其性能研究

张启平  
【摘要】:SmCo是一种新型的稀土磁性材料,因其在磁存储、磁光存储的潜在应用而成为研究热点。它具有极大的磁晶各向异性,此外,其居里温度较高,抗腐蚀性能相比于传统材料也更加优异,SmCo主要包括了1:5和2:17两种磁性相。随着设备及器件小型化及轻便化的发展需求,高质量SmCo薄膜的制备与性能研究势在必行。研究表明,底层材料对SmCo薄膜的结构及性能有很大影响,Ru、Ta、Ti等缓冲层能有效降低SmCo薄膜表面不平整度,同时降低磁性晶粒的平均尺寸。因此,详细研究制备工艺对SmCo薄膜的影响,以及对其磁性能和磁光性能的优化具有很重要的科学意义。 本文中利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底和Si(100)衬底上制备了SmCo/Cu, SmCo/Cu/Cr以及Fe掺杂的SmCo薄膜,所得样品出现了1:5、2:7和2:17三种SmCo相,我们详细研究了所制样品的结构、形貌及磁学性能,主要的研究内容如下: 1、研究了制备工艺对SmCo/Cu薄膜的结构及性能的影响,在保持Co含量不变的情况下,改变Sm含量调节SmCo成分比,所制备的薄膜表现出良好的磁各向异性。在真空度为2×10-4Pa,退火温度为620℃条件下,Sm靶沉积时间为6秒,Co靶沉积时间为3分钟时,制得了SmCo5薄膜。 2、在Cu底层下引入一层很薄的Cr缓冲层,研究Cr缓冲层对SmCo/Cu薄膜结构和表面形貌的优化作用,以及对薄膜磁性能的影响。实验发现,Cr缓冲层能有效地降低SmCo磁性晶粒的平均尺寸,降低薄膜表面的粗糙度,提高了SmCo薄膜的结晶质量,SmCo薄膜的磁性能得到增强,我们认为这主要是由于SmCo晶粒得到了细化,这与别人的研究结果是一致的。同时研究了退火时间对SmCo薄膜结构及形貌的影响,结果表明对于较厚的样品,适当延长退火时间能有效提高样品的结晶质量。 3、研究了Fe覆盖层对SmCo薄膜结构的影响,实验发现,随着Fe厚度的增大,SmCo的2:7相被抑制,1:5相得到了增强,Fe/SmCo薄膜的磁光性能随着Fe层厚度的增加不断增强。衬底对Fe/SmCo薄膜性能有很大影响,Si衬底的薄膜性能均优于玻璃衬底的样品。 4、我们还研究了退火对Fe/SmCO薄膜形貌及磁性能的影响,退火后,SmCo白勺衍射峰得到了增强,尤其是SmCO5的(001)、(002)和(003)衍射峰最为明显,我们认为这是由于Cu(111)峰得到增强的缘故。SEM测试表明,薄膜样品的晶粒分布均匀,表面平整。玻璃衬底与Si衬底样品的磁光性能均得到增强,玻璃衬底的SmCo薄膜增强幅度更大。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM273

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