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《中国工程物理研究院》 2006年
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CoFe/TiZr多层膜材料界面结构的中子反射研究

黄朝强  
【摘要】:利用中子反射技术较系统地研究了CoFe/TiZr复合多层膜材料界面结构,该材料是国际上新近研制和发展的一种新型中子极化超镜涂层材料。同时,对中子反射数据分析技术作了相应的研究,主要包括三方面内容:不同界面粗糙度下划分薄层法和指数项法的选择、谱仪设计和数据分析中的分辨率问题以及中子反射数据分析程序NSC NR的编制。 反射率计算方法在从反射实验数据获取膜层结构信息方面起着非常重要的作用。一个合适的计算方法对数据处理是必要的。不同界面粗糙度下划分薄层算法和指数项算法就是根据膜层结构计算反射率的常用方法,比较二者计算反射率发现:界面粗糙度不大(小于膜厚的1/3)、散射矢量(Q)值范围也不太高时,采用指数项法可以节省数据拟合时间;若界面很粗糙(包括界面扩散严重等),最好采用划分薄层法。在数据分析中,需根据膜层粗糙度情况,合理地选择反射率计算方法,以达到最佳的拟合效果(拟合时间少,符合程度高)。在采用划分薄层法时,应综合考虑散射势函数V曲线的斜率大小、膜层厚度等诸因素,合理选择势步长V_(step)。和薄层厚度Z_(step)值,在不改变反射率的情况下应尽可能选择较大的值以减少划分层数。通常,Z_(step)按Z_(step)~π(10Q_(max))关系选取。 谱仪设计和数据分析中,分辨率是一项非常重要的参数。分辨率包括两个部分,一部分是束流准直和角度测量精度引起的角度分辨;另一部分则是波长发散引起的波长分辨。在飞行时间(TOF)运行模式和常波长(CW)运行模式的谱仪上,分辨率关于散射矢量的函数,前者为递增函数;后者为递减函数。在二者之间存在一个等分辨率点(Q_(0c)),低于Q_(0c)范围,TOF模式分辨率好;高于Q_(0c)范围,CW模式分辨率更好一些。在数据分析中,从拟合评价因子和图形上看,采用波长发散和角度发散分别处理略优于整体散射矢量分辨考虑。 基于理论推导和分析,编写了NSC_NR程序。程序间比对表明,NSC_NR与俄罗斯PNPI的程序NOD和Parratt32一致;同时,NSC程序克服NOD程序速度慢、Parratt32运行不稳定和算法局限性等不足。 CoFe/TiZr合金复合多层膜的中子反射数据分析结果表明:a)从多层膜超镜传输特性角度考虑,等厚对层不如非等厚对层膜结构好;b)膜层界面上,由于材料的微观作用不同,CoFe溅射到TiZr上和TiZr溅射到CoFe上界面磁死层厚度不同,前者大于后者;对于等厚与非等厚对层而言,前者磁死层明显大于后者(几乎消失),即界面结构非对称;c)退火温度影响方面,等厚对层的最佳温度约250℃,非等厚对层退火温度低于250℃影响不明显,等厚和非等厚对层经350℃退火后膜层变化严重;d)从布拉格峰位变化看,随着退火温度的升高,等厚对层膜的一级布拉格峰位是先变大后变小,对应厚度是先变小后变大;非等厚对层刚好相反。CoFe/TiZr合金复合多层膜界面结构的
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O571.5

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【参考文献】
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