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CoPt-C纳米颗粒膜的结构、磁性和内部相互作用的研究以及CoPt_3合金膜的结构和磁性的研究

李彤  
【摘要】: 一.采用直流磁控溅射的方法在水冷的Si(100)基底上制备三套多层膜样品(样品Ⅰ[Co_(30)Pt_(69)8(?)/Cx(?))_(80)(X=0-12(?)],样品Ⅱ[Co_(30)Pt_(37)4(?)/Cx(?)]_(80)(X=0-6(?))和样品Ⅲ[Pt x(?)/Co_2(?)/Cl2(?)]_(80))。本底真空为5×10~(-5)Pa,溅射气体为Ar气,溅射气压为0.5Pa,循环水冷却。为了保证样品在相似的条件下生长,我们首先在Si(100)衬底上沉积300(?)的C缓冲层,然后沉积上述多层膜,最后沉积150(?)C覆盖层用于保护样品。所有样品多层膜的周期为80。制备后的样品在真空可达到6~*10~(-4)Pa的退火炉中700℃条件下退火1小时。X大角衍射和高分辨电镜(HRTEM)分析样品的微观结构。磁性和样品内部相互作用由交流梯度磁强计(AGM)测量。扫描电镜的能谱仪EDX测成分。 对样品结构、磁性及内部相互作用进行了系统的分析和研究后,具体结论如下: 1.退火1小时后的系列样品Ⅰ[Co_(30)Pt_(69)8(?)/Cx(?)]_(80)(X=0-12(?))中产生了Co_1Pt_1和/或Co_1Pt_3(111)织构。并且CoPt晶粒被非磁性绝缘体C分离成为三维空间的分散的孤立颗粒,随着插层C厚度的增加,颗粒开始细化。 2.磁性方面: (1)退火1小时后的系列样品Ⅰ[Co_(30)Pt_(69)8(?)/Cx(?)]_(80)(X=0-12(?))易轴在面内。随插层C厚度从0(?)增加到4(?),矫顽力有明显提高,即从1540Oe提高到5400Oe。插层C厚度进一步增加,矫顽力开始降低。退磁曲线也随C量的增加,由平滑到出现明显阶梯,而后渐渐趋近平滑。饱和磁场H_s的变化趋势与矫顽力的变化趋势相似。另外,在整个系列样品Ⅰ中,M_r/M_s始终保持在0.9以上。 (2)退火1小时后的系列样品Ⅱ[Co_(30)Pt_(37)4(?)/Cx(?)]_(80)(X=0-6(?))随插层C厚度的增加,矫顽力先提高而后降低。但矫顽力提高的程度不如样品Ⅰ大。同样也有阶梯的出现。并且所选择的插层C厚度的范围内制备的样品的退磁曲线由平滑到出现阶梯再到平滑,经历了一个完整的过程。在系列样品Ⅱ中随C的增加M_r/M_s,始终保持在0.8~0.9范围之内。H_s的变化趋势也同本样品的矫顽力变化势相似。 (3)退火1小时后的系列样品Ⅲ[Ptx(?)/Co_2(?)/C4(?)]_(80)在固定C和Co的厚度, 一 改变Pt的厚度的变化过程中,发现仍是*O 30t的8人C 4*0样品的矫顽力 最大。 3.从剩磁曲线入手,利用 6MfHj技术和 Henkel曲线对样品 1中*O30Pt69 8凡C 4幻80进行了一下内部相互作用的研究。其结论是在外磁场小于矫顽力时,内 部粒子之间主要是交换相互作用;而在外磁场大于矫顽力场以后,内部粒子 之间的相互作用主要是磁偶极子相互作用。 二.采用直流磁控溅射的方法溅射C。Pt3合金靶在水冷的玻璃基底上制备出 单层膜样品,溅射过程由计算机控制,本底真空为 5 X 10’Pa,溅射气体为 Ar 气,溅射气压为 2 Pa。循环水冷却。制备后的样品在真空 10“中a的退火炉中 300 —600“C条件下退火0.5小时。 对样品结构及磁性进行了分析和研究后,具体结论如下: 1.未退火与退过火的 COPt。合金膜都形成了很好的门 11)织构,FCC的晶体取 向随退火温度的升高显现越加明显。 2.矫顽力则随退火温度的升高,先增大后减小。大约在500”C达到最大值,而 后降低。Ms和Hs随退火温度的增加有所增大。 3.随退火温度增加,COPt3合金膜的平均晶粒尺度由26。增大到381:1.------。 4.磁畴表现为条状畴,并随退火温度的升高,条状磁畴越来越清晰,而且逐渐 加宽。


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